Angepinnt BMW Audiosysteme: Grundlagen und Optimierungsmöglichkeiten

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    • BMW Audiosysteme: Grundlagen und Optimierungsmöglichkeiten

      Hallo zusammen,

      da ich bisher sehr viele Erfahrungen in Sachen BMW Audiosysteme sammeln konnte, wollte ich mit diesem Thema die Grundlagen und evtl. Optimierungsmöglichkeiten weitergeben. Vielleicht kann dieses Thema dem einen oder anderen in Sachen Autohifi-Nachrüstung oder Entscheidung beim Kauf weiterhelfen.

      An die Admins: Evtl. wären Auszüge interessant für eine Art Grundlagen-Thema, dauerhaft an einfach zu findenden Stellen im Forum.

      Vorab möchte ich kurz erwähnen, wo die Informationen herkommen. Ich merke leider immer wieder, dass sehr viel Halbwissen im Umlauf ist. Ich denke daher, das eine seriöse Quelle mit handfestem Hintergrund das A und O ist.
      Sämtliche folgende Punkte stammen aus meiner Diplomarbeit bei der BMW AG in München / Aschheim zum Thema "Auslegung und Bewertung eines Tieftonkonzeptes für PKW, bei optimaler Klangverteilung und Vermeidung von Störungen". Ich selbst bin Lautsprecherentwicklungsingenieur und beschäftige mich seit ca. 15 Jahren mit Lautsprechern.


      Grundlagen:

      BMW baut in allen seinen Modellen (1er - 7er, zumindest bis 2008 ) identische Audioanlagen ein, wobei diese sich natürlich in Einbauort etc. etwas unterscheiden. Die Audioanlagen ab Werk reichen vom einfachen Stereo, über HiFi, HiFi Professional, bis zum teuersten, dem Individual System.

      Bezogen z.B. auf den E91 (3er Touring) bedeutet das:
      Stereo System:
      - Lautsprecherhersteller: Philips
      - Armaturenbrett: kein Centerlautsprecher
      - Fronttür: 10 cm Mitteltöner, kein Hochtöner im Spiegeldreieck
      - Fondtür: 10 cm Mitteltöner, kein Hochtöner
      - Zentralbass: 16 cm Tieftöner unter dem Fahrer- und Beifahrersitz
      - Kofferraum: keine Lautsprecher
      - Verstärker: Radio, je nach Radiotyp etwa 4x 40 W (RMS) an 2 Ohm
      -> Aufbau siehe Dateianhang 1

      HiFi System:
      - Lautsprecherhersteller: Harman / Becker
      - Armaturenbrett: kein Centerlautsprecher
      - Fronttür: 10 cm Mitteltöner (Medium), 26 mm Hochtöner (Medium) im Spiegeldreieck
      - Fondtür: 10 cm Mitteltöner (Medium), 26 mm Hochtöner (Medium)
      - Zentralbass: 21,7 cm Tieftöner (Medium) unter dem Fahrer- und Beifahrersitz
      - Kofferraum: keine Lautsprecher
      - Verstärker: 6 Kanal Zusatzverstärker, 2x 40 W (RMS) an 2 Ohm für Zentralbässe und 4x 25 W (RMS) an 2 Ohm für Türlautsprecher
      -> Aufbau siehe Dateianhang 2

      HiFi-Professional System:
      - Lautsprecherhersteller: Harman / Becker
      - Armaturenbrett: 10 cm Mitteltöner (High)
      - Fronttür: 10 cm Mitteltöner (High), 26 mm Hochtöner (High) im Spiegeldreieck
      - Fondtür: 10 cm Mitteltöner (High), 26 mm Hochtöner (High)
      - Zentralbass: 21,7 cm Tieftöner (High) unter dem Fahrer- und Beifahrersitz
      - Kofferraum: 2x Magnetostat im Dachhimmel
      - Verstärker: 9 Kanal Zusatzverstärker, 2x 70 W (RMS) an 4 Ohm für Zentralbässe und 7x 40 W (RMS) an 2 Ohm für Türlautsprecher
      -> Aufbau siehe Dateianhang 3

      Individual System:
      - Lautsprecherhersteller: LPG / Eton
      - Armaturenbrett: 10 cm Koaxiallautsprecher
      - Fronttür: 10 cm Mitteltöner, 28 mm Hochtöner im Spiegeldreieck
      - Fondtür: 10 cm Mitteltöner, 28 mm Hochtöner
      - Zentralbass: 21,7 cm Tieftöner unter dem Fahrer- und Beifahrersitz
      - Kofferraum: 2x Magnetostat im Dachhimmel
      - Verstärker: 9 Kanal Zusatzverstärker, genaue Leistungsdaten standen mir damals noch nicht zur Verfügung
      -> Aufbau siehe Dateianhang 4


      Weitere Informationen zu den einzelnen Komponenten:

      Hochtöner:
      Ab dem HiFi System sind Hochtöner (26mm) in den Spiegeldreiecken verbaut, welche je nach Anlage entsprechende Qualitätsstufen besitzt (Individual System = 28mm HT). Hier kann man schnell erkennen, welches Audiosystem eingebaut ist. Sollten keine Hochtöner in den Spiegeldreiecken vorhanden sein, hat man das einfache Stereosystem, welches ohne zusätzlichen DSP und Verstärker auskommt und dementsprechend einfacher selbst umzubauen ist.

      Mitteltöner:
      Gemeinsam haben alle Systeme 10 cm Mitteltöner in den Türen, welche mit drei Schrauben auf der Türverkleidung verschraubt sind und etwa ab 180 Hz eingesetzt werden. Das Stereo und HiFi System besitzt Papiermembranen, HiFi Prof. Alu Membranen (zumindest bis 2008 ), Individual System die typische Hexagon Membran (farblich beige), teilweise auch als Koax ausgeführt und zusätzlich mit einem farblich markierten Gitter gekennzeichnet.
      Die Mitteltöner spielen auf kein definiertes Volumen, da direkt hinter dem Lautsprecher die Schall-Isolierungsfolie (Schaumstoff) sitzt, welche den Innenraum des Fahrzeuges zusätzlich vom Feuchtraum trennt.

      Tieftöner:
      Unter den beiden Vordersitzen sitzt je ein Tieftöner im Kunststoffgehäuse, welches an die Seitenschweller (kann man sich wie einen quadratischen Längsträger zwischen Vorder- und Hinterrad vorstellen) angeschlossen ist (siehe Dateianhang 5 und 6). Das Gehäuse ist nach außen hin mehr oder weniger offen, da der Schweller Feuchtraum ist und nur durch Stopfen der Kunststoffteile und diverse Halterungen nicht optimal verschlossen ist. Je nach Audioklasse hat man entweder 16er Bässe (Stereo System) oder 21,7 cm Lautsprecher mit inversem Magnetsystem eingesetzt. Die 20er unterscheiden sich dann wiederum ebenfalls in ihren Leistungsklassen.

      Verstärker:
      Das Stereosystem hat einen im Radio eingebauten Verstärker.
      HiFi, HiFi Prof. und Individual besitzen einen externen Verstärker, eingebaut im hinteren Seitenteil Fahrerseite (unterhalb des Warndreieck / Verbandkastenhalters). Die Ansteuerung des externen Verstärkers geschieht je nach Qualitätsstufe. Der HiFi Verstärker wird über "normale Kabel" angesteuert. HiFi Prof. und Individual über einen sog. MOST-Bus als Lichtwellenleiter. Dabei haben die Verstärker der HiFi Prof. und Individual Klasse eingebaute Soundprozessoren, die diverse Eigenschaften wie Laufzeitkorrektur, Equalizerfunktionen, Dirac Filterungen, Lautstärkeanpassungen etc. besitzen.


      Vor- und Nachteile der Systeme:

      Vorteile:
      • nahezu identische Basswiedergabe an allen Sitzplätzen im Fahrzeug, dank guter Anregung der Moden des Innenraums
      • äußerst präzise Basswiedergabe aufgrund kurzer Impulsantwort
      • keine Platzeinschränkungen durch einen Subwoofer z.B. im Kofferraum
      • hohe Anbringung der Mitteltöner, so dass diese kaum durch Körperteile bedeckt werden -> gute Bühnenabbildung möglich
      • geringe Störungen durch klappernde Teile in den Türen etc., da der Mitteltöner erst ab etwa 180 Hz arbeitet

      Nachteile:
      • Eine Optimierung der höherwertigen Audiosysteme ist äußerst schwierig, da z.B. Signale nicht aus dem MOST-Bus herausgeführt werden können oder aber andere Komponenten beim Umbau betroffen sind (z.B. Klimaanlage, Lenkradfernbedienung usw.) und nach dem Umbau ohne Funktion sind. Der verwendete Ring-Kern Bus kann nur mit entsprechender Software und Optolyzer (Gerät zur Informationsübertragung zwischen PC und Fahrzeug) überarbeitet werden (z.B. ist die bekannte SPDif Übertragung von Sony/Philips ein anderer Standard). Mir bekannte Versuche bisheriger Nachrüstgeräte sind alle fehl geschlagen. Nachrüstradios sind nur schwer möglich und benötigen viele Adapter. Des Weiteren ist es äußerst schwierig die Filterungen von HiFi-Prof. und Individual Verstärker zu neutralisieren. Hier hilft es nur, wenn man entsprechende Kontakte zu LEAR besitzt, da diese den Verstärker programmieren können. Man sollte sich also im Vorneherein überlegen, ob man eine Audioanlage nachrüsten möchte. Meine Empfehlung lautet hier: -> Wenn Audioanlage nachgerüstet werden soll: möglichst Stereo System nehmen -> Sollte dies nicht der Fall sein: HiFi Prof. oder Individual nehmen, wobei das Individual System klanglich die Spitze meiner bisherigen Audioerfahrungen im Serienbereich darstellt
      • BMW musste es in der Konfiguration der Lautsprecher und Einstellungen, wie bei anderen Herstellern auch üblich, jedem Passagier im Fahrzeug recht machen und konnte somit keine Individualisierung auf z.B. den Fahrer vornehmen. Daher klingen meist Serienanlagen immer schlechter als Nachbausysteme
      • Übergang des Kunststoffgehäuses zum Schweller flächenmäßig zu gering. Es entsteht ein sog. Helmholtz-Resonator, der einen schalldämpfenden Effekt (Einbruch im Frequenzgang ) zwischen 70 und 200 Hz besitzt (das Prinzip eines Helmholtz-Resonators kann man schnell anhand einer Flasche, in die man bläst, erläutern. Es entsteht hierbei ein Ton, der sich in diesem Fall beim Zentralbass negativ auswirkt)
      • Je nachdem, wie präzise das Auto ab Werk zusammengebaut wurde, kommt es zu Störgeräuschen vom Schweller aus nach außen
      • Mitteltöner zu klein, so dass der Übergang zwischen Zentralbass und Mitteltöner etwas schwammig klingt
      • Mitteltöneranbringung an Türverkleidung, welche stark angeregt und zum Schwingen gebracht wird. Es entsteht ein Störschall welcher das Klangbild verfälscht
      • Schall-Isolierungsfolie (SI-Folie): Diese Folie sorgt für Störgeräusche, da sie teilweise mitschwingt


      weitere Informationen und Optimierungsvorschläge folgen...
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      Dieser Beitrag wurde bereits 3 mal editiert, zuletzt von Lebrichon ()

    • Super Beschreibung!

      Eine Frage habe ich jedoch. Sind es beim Stereo-System tatsächlich 2 Ohm? Ich dachte immer, dort sind 4 Ohm - Lautsprecher verbaut.

      Ich habe das Radio Prof. (kein Navi). Könnte ich hier die Lautsprecher in den vorderen Türen gegen die vom HiFi incl. Hochtöner tauschen. Mich hat bisher die vermeintlich unterschiedliche Impedanz davon abgehalten. Größerer Aufwand würde sich bei mir nicht lohnen.

      E 93 Cabrio 320i Automatic, saphirschwarz, Leder Dakota creambeige, Sternspeiche 185,
      Nußbaumwurzelholz, Comfortpaket, Innovationspaket, Bluetooth, USB, Navi Portable Pro (3. Gen.) .........
    • Lars, du auch hier? ;)
      Jopp, ich wollte einfach mal meine Erfahrungen auch hier schreiben. Ich bin dir noch ne Antwort schuldig. Siehe Klangfuzzi...

      @ Harald:
      Die angegebenen Impedanzen beziehen sich auf die Verstärkerleistungen. Evtl. verwirrt das etwas.

      Im Stereosystem sind die Mitteltöner mit einem Rdc von 2,83 Ohm genannt. Die Norm schreibt eigentlich bei der Angabe von Nennimpedanzen +/- 20 % vor. Das bedeutet, dass die Lautsprecher des Stereosystems eigentlich nicht mehr als 4 Ohm kategorisiert wären (3,2 Ohm wäre hier die Grenze). Die HiFi Prof. Lautsprecher haben einen DC Widerstand von um die 2,1 Ohm. Leider sind mir die Daten der HiFi Mitteltöner nicht bekannt. Ich würde aber meinen, dass sie im gleichen Bereich lagen.
      Nur die Mitteltöner des Individualsystems liegen mit etwa 3,9 Ohm in der Norm.
      Ein Austausch der Mittel- / Hochtonlautsprecher untereinander sollte also kein Problem sein, da man die verschiedenen Radio- / Navisysteme und Lautsprechersysteme in der Konfiguration ebenfalls tauschen kann (z.B. ist Navi Prof mit Stereolautsprecher möglich, wie es mein 3er hat). Des Weiteren sind moderne Verstärker nicht mehr so anfällig auf niedrige Impedanzen.

      Bei den Zentralbässen schaut es folgendermaßen aus:
      - 16 cm Zentralbass Stereosystem: 4,1 Ohm
      - 21,7 cm Zentralbass HiFi Prof. System: 2,7 Ohm
      - 21,7 cm Zentralbass Individual System: 6,2 Ohm
      Die Daten des HiFi Systems fehlen mir hier leider ebenfalls.

      Gruß
      Sebastian

    • @Lebrichon:
      Herzlichen Dank für die Infos. Bei mir sind die Standard Stereo-Lautsprecher verbaut. Ich habe jedoch schon die HiFi Mitteltöner und die Hochtöner für die Spiegeldreiecke liegen. Bis dato habe ich den Einbau aber nicht gewagt, da ich Angst um die Radioendstufe habe. Das mit den unterschiedlichen Lautsprecherimpedanzen hatte ich erst nach dem Kauf (sehr günstig) erfahren.

      Ich fand folgende Angaben zu den Verstärkerleistungen beim Stereo-System: Radio 4 x 15 W bei 4 Ohm, M-ASK 4 x 40 W bei 2 Ohm, CCC 4 x 25 W bei 2 Ohm.
      Bei HiFi immer 2 Ohm.

      Eventuell ein sehr dummer Gedanke (habe hier aber auch wirklich nicht die Ahnung) - wenn ich mit dem Ohmmeter am HiFi-Mitteltöner messe, werden 3,1 Ohm angezeigt. Ist das ein Anhaltspunkt für die Nennimpedanz? Auf den Mitteltönern steht nämlich keine Impedanz drauf. Auf den Hochtönern steht 4 Ohm (gemessen 4,6 Ohm). Hochtöner an Mitteltöner angesteckt (anscheinend Parallelschaltung) messe ich auch 3,1 Ohm.
      Kann das mein Radio verkraften?

      Beste Grüße
      Harald

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      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von e93-harald ()

    • Hi,
      interessant zu erfahren. Vor allem auch, dass du Radio Prof. ohne Navi hast, aber mit Stereo System. US Variante?
      Was du gemessen hast, ist der DC Widerstand. Liegt dann quasi noch etwas höher als der Widerstand der bisher verwendeten Lautsprecher des Stereo Systems. Ein höherer Widerstand macht nichts. Nur niedrigere Impedanzen (Impedanz = frequenzabhängiger Widerstand) können (nicht müssen!) problematisch werden.

      Ich versuchs mal so zu erklären:
      Du schließt quasi mit den Lautsprechern einen frequenzabhängigen Abschlusswiderstand am Verstärker an. Der Verstärker ist normalerweise so ausgelegt, dass er Lautsprecher der jeweiligen Kategorie (z.B. 4 Ohm, also bis zu einem Minimum von 3,2 Ohm) verkraften kann. BMW hat hier anscheinend 2 Ohm stabile Verstärker verbaut.
      Sollte nun der Widerstand unterhalb dieses Minimums fallen, kann (nicht muss!) der Verstärker einen Kurzschluss ansehen und abschalten. Neuere Verstärker sollten hier eine entsprechende Schutzschaltung besitzen.
      Es gilt jedoch einen wichtigen Faktor zu betrachten: Die Leistungsabgabe des Verstärkers ist aufgrund der Frequenzabhängigkeit des Lautsprecherwiderstandes nicht gleichmäßig. Tiefe Frequenzen fordern mehr Leistung. Deshalb sind auch für große Tieftonlautsprecher größere Leistungen notwendig, da diese ja einen entsprechend größeren Hub machen müssen und mehr bewegte Masse besitzen. Man sollte also die gesamte Impedanzkurve aller Lautsprecher pro Kanal betrachten, nicht jeden einzeln.

      Die von dir gemessenen 3,1 Ohm würde ich jetzt mit entsprechender Messungenauigkeit als 4 Ohm Lautsprecher kategorisieren. Der Hochtöner muss (!) parallel zum Mitteltöner angeschlossen sein. Das genauer zu erklären würde aber etwas mehr Zeit brauchen.
      Du misst hier keinen Unterschied, weil normale Multimeter mit einer gewissen Frequenz (z.B. 50 Hz) den Widerstand ermitteln. Der Hochtöner hat aber auf der Rückseite einen Kondensator (lässt hohe Töne durch, sperrt tiefe Töne) vorgeschaltet, welcher den Widerstand des Hochtöners im unteren Frequenzbereich enorm anhebt.
      Vereinfacht ausgedrückt: Man nehme z.B. einen Widerstand mit 3,1 Ohm, schalte einen weiteren Widerstand mit sagen wir mal 300 Ohm parallel, ergibt das nach den guten alten Ohmschen Gesetzen einen Gesamtwiderstand von R(gesamt) = (R1*R2) / (R1+R2) = 3,07 Ohm, also angenähert 3,1 Ohm

      Soo, und hier liegt nun der Knackpunkt:
      Die Mittelton-Lautsprecher des Stereosystems haben ebenfalls einen Kondensator vorgeschaltet, da sie parallel zu den Zentralbässen angeschlossen sind. Sonst würde man eine zu niedrige Impedanz bekommen (beim HiFi System und höher, haben die Lautsprecher extra Verstärker, welche mehrere Kanäle besitzen). Wieder ein Rechenbeispiel: Widerstand Zentralbass Stereosystem = 4,1 Ohm; Widerstand Mitteltöner Stereosystem = 2,8 Ohm -> daraus folgt: Gesamtwiderstand bei Parallelschaltung der beiden Lautsprecher: 1,7 Ohm -> kritisch
      Schaltet man nun wieder einen Kondensator vor den Mitteltöner (natürlich einen mit höherem Wert, als der des Hochtöners), hat man z.B. 50 Ohm als Widerstand im entsprechenden Frequenzbereich. Macht dann bei Parallelschaltung: 3,8 Ohm -> okay

      Lange Rede, kurzer Sinn:
      Du kannst die Lautsprecher tauschen, musst aber den Kondensator des bisher eingebauten Mitteltöners vom Stereo System weiterverwenden. Sonst könnte es kritisch für den Verstärker werden.



      Gruß
      Sebastian

    • @Lebrichon:
      Herzlichen Dank für Deine umfassende Mühe. Dann kann ich es ja wagen.
      Mein Auto ist die Deutschlandausführung - sogar selbst in der BMW-Welt abgeholt :) . Das Radio Professional ist die Sonderausstattung Nr. 663 für 210,- € Aufpreis (bei mir jedoch im Comfortpaket enthalten) und unabhängig vom Lautsprechersystem, welches ab HiFi dann nochmal extra gekostet hätte.
      Eigentlich ist das jetzige System für meine Bedürfnisse sogar ausreichend - ich will im Cabrio beim offen Fahren ja nicht die Straße beschallen.
      Durch die HiFi-Lautsprecher erhoffe ich mir jedoch auch ohne zusätzlichen Verstärker zumindest eine verbesserte Höhenwidergabe durch die dann vorhandenen Hochtöner.

      Beste Grüße
      Harald

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    • Was der Verstärker ohne Kondensator macht:

      Ich habe das Navi Business und hatte anstatt der Breitbandlautsprecher in den vorderen Türen 2-Wege-systeme (CO100 von Audiosystem) verbaut.
      Die Kondensatoren der Mitteltöner hatte ich entfernt und der Verstärker des MASK hat mit Knacken und Zerren reagiert sobald richtig aufgedreht wurde.
      Mit den Kondensatoren konnte ich dann wieder aufdrehen.

      Das Witzige: Weder jmd. von hier, noch mein Händler, noch der tech-Support von Audiosystem konnte mir die Daseinsberechtigung des Kondensators erklären ;(

    • Vielleicht steckt das CCC das anders weg -ich hab ja das MASK.
      (Wundert mich aber, da das CCC ja nur 4x25W ebenfalls an 2Ohm hat ?( )

      Naja, das Audio-Schrauben geht mir eh schon nen Tick zu weit... wollte nur mal eben alle Lautsprecher, gegen AX08 und CO100 tauschen. Dann kam die Idee die AX08 doch mit ner Endstufe anzutreiben. Dann hatte ich Probs mit einem CO100 in der hinteren Tür -der hatte Störgeräusche. Ich also nochmal alles ab und gedämmt, ohne Erfolg. Also hab ich die beiden vorderen nach hinten gepackt und die Störgeräusche waren weg. Dann hab ich die hinteren eingeschickt/reklamiert. Nun hab ich vorne die Werksbreitband drin:/ die Eingeschickten sind grad bei Audiosystem und ich hoffe, dass die den Defekt bestätigen, denn dann werde ich vorne doch Mittel-Hochtöner vom X-ion200 verbauen (war mit den CO100 sowieso nicht so zufrieden).
      Mittlerweile hatte ich auch Störgeräusche von einem AX-08 (Beifahrerseite)-dachte schon ich hätte ihn geschossen, da die Endstufe 30W RMS pro Kanal mehr kann als die AX-08 vertragen... also Sitz raus, nachgeschaut und was wars: der AX-08 stößt bei vollem Hub gegen den fucking Teppich und wenn man den ausschneidet ist ein Loch neben dem Gitter...also hab ich den nicht ausgeschnitten, sondern nur den Schaumgummi (ca 0,5cm) auf der Unterseite entfernt.

      - langsam bin ich genervt :evil:

    • Wo sind die Kondensatoren verbaut?

      Hallo zusammen,

      mir ist letztens der Stecker eines LS kapput gegangen (Mitteltöner i.d. Hutablage, E90 07/2007 Lim.) Hab dann den LS direkt auf die beiden vorhandenen Pins angeschlossen. Befindet sich der Kondensator evtl im Stecker?

      Gruß Sigspeed

    • sigspeed schrieb:

      Hallo zusammen,

      mir ist letztens der Stecker eines LS kapput gegangen (Mitteltöner i.d. Hutablage, E90 07/2007 Lim.) Hab dann den LS direkt auf die beiden vorhandenen Pins angeschlossen. Befindet sich der Kondensator evtl im Stecker?

      Gruß Sigspeed

      Hinten sind wohl keine, da ja die Bässe vorne angeschlossen sind. Bei den Hochtönern sind die Kondensatoren direkt im Anschlusskabel (kleine Verdickung) quasi als einfache Frequenzweiche.
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      Nußbaumwurzelholz, Comfortpaket, Innovationspaket, Bluetooth, USB, Navi Portable Pro (3. Gen.) .........
    • sigspeed schrieb:

      Hallo zusammen,

      mir ist letztens der Stecker eines LS kapput gegangen (Mitteltöner i.d. Hutablage, E90 07/2007 Lim.) Hab dann den LS direkt auf die beiden vorhandenen Pins angeschlossen. Befindet sich der Kondensator evtl im Stecker?

      Gruß Sigspeed
      Es ist wie E93-Harald schon sagte:
      Kondensatoren sind nur da nötig wo 2 LS in Reihe geschaltet werden.

      D.h. Vorne sitzt direkt am LS-Gehäuse (nicht zu übersehen, da dick wie dein kleiner Finger) der Kondensator.
      Hinten gibts den nicht (ausser Du hast nen Hochtöner, der hat dann nen kleineren vorgeschaltet, da dann ja wieder 2 LS in Reihe sind)
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