DE102013006083B4 - Dichtungsring - Google Patents
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Abstract
Dichtungsring (10) mit einer axialen Dicke (d) zwischen seinen beiden voneinander abgewandten Hauptflächen (12) und einer radialen Breitenabmessung (b), mit einem Kern (14) aus einem relativ harten Material und einer Haut (16) aus einem relativ weichen Material, wobei der Dichtungsring (10) mit dem Kern (14) aus relativ hartem Material und der Haut (16) aus relativ weichem Material durch Sandwich- Spritzgießen hergestellt ist, und der Kern (14) einen innenseitigen oder außenseitigen, relativ schmalen Anguss (18) aufweist, der um den Dichtungsring (10) umläuft, wobei der Kern (14) ausgehend vom Anguss (18) entlang eines Kern-Erweiterungsbereichs (20) nach außen oder nach innen hin erweitert ist und die Haut (16) in den beiden axial neben dem Kern-Erweiterungsbereich (20) vorgesehenen Räumen (26) zwischen dem Kern-Erweiterungsbereich (20) und den Hauptflächen (12) des Dichtungsringes (10) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (14) bis zu den beiden Hauptflächen (12) erweitert ist und dort jeweils eine ringförmige Außen- oder Innenfläche (22) der zugehörigen Hauptfläche (12) bildet, und dass die Haut (16) mindestens einseitig mit mindestens einem aus der entsprechenden Hauptfläche (12) vorstehenden umlaufenden Dichtungswulst (32) ausgebildet ist, wobei an den mindestens einen umlaufenden Dichtungswulst (32) radial innenseitig und/oder radial außenseitig eine umlaufende Rinne (34) angrenzt.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Dichtungsring mit einer axialen Dicke (
d ) zwischen seinen beiden voneinander abgewandten Hauptflächen und einer radialen Breitenabmessung (b ), mit einem Kern aus einem relativ harten Material und einer Haut aus einem relativ weichen Material, wobei der Dichtungsring mit dem Kern aus relativ hartem Material und der Haut aus relativ weichem Material durch Sandwich-Spritzgießen hergestellt ist, und der Kern einen innenseitigen oder einen außenseitigen, relativ schmalen Anguss aufweist, der um den Dichtungsring umläuft, wobei der Kern ausgehend vom Anguss entlang eines Kern-Erweiterungsbereiches nach außen oder nach innen hin erweitert ist und die Haut in den beiden axial neben dem Kern-Erweiterungsbereich vorgesehenen Räumen zwischen dem Kern-Erweiterungsbereich und den Hauptflächen des Dichtungsringes vorgesehen ist. - Derartige Dichtungsringe sind als Rohrleitungs-Dichtungen, d.h. als statische Dichtungen bekannt. Bekannte Rohrleitungs-Dichtungen weisen einen Kern auf, der von einem Stahlring gebildet ist. Der Stahlring ist in ein Gummimaterial einvulkanisiert, d.h. die Haut dieser bekannten Rohrleitungs-Dichtungen besteht aus einem Gummimaterial, bspw. aus EPDM, um eine Beständigkeit gegen Säuren, Dampf, Laugen, Ozon, Alterung und Witterung zu erzielen, aus NR/SBR, um eine gute Abriebbeständigkeit zu erzielen, aus NBR, um eine Beständigkeit gegen Öle, Fette und Treibstoffe zu erzielen, oder aus FKM-Viton®, um gegen Öle und Lösungsmittel beständig zu sein.
- Diese bekannten Gummi-Stahl-Dichtungen weisen den Mangel auf, dass die Stahlringe in einem eigenen Prozess hergestellt werden müssen, so dass zur Herstellung dieser bekannten Dichtungsringe zwei Prozessschritte erforderlich sind.
- Aus der
DE 10 2009 052 317 A1 ist ein Dichtungsring der eingangs genannten Art bekannt, dem es über eine Überlaufeinrichtung jeweils möglich ist, die Ausbreitung der Hautkomponente und/oder der Kernkomponente in bestimmten Bereichen der Kavität einer Sandwich-Spritzgieß-Form zu steuern, so dass in den jeweiligen Bereichen der Kavität die Anordnung und Formgestaltung von Haut und Kern maßgeschneidert eingestellt werden kann. Dabei ist wesentlich, dass eine oder mehrere Überlaufeinrichtungen in der Spritzgießform vorgesehen sind, um einen Materialüberlauf aus der Kavität zu ermöglichen, d.h. dass die erwähnte mindestens eine Überlaufeinrichtung es ermöglicht, Material, das in die Kavität eingespritzt wird, an bestimmten Stellen der Kavität wieder abzuführen, um auf diese Weise die Ausbreitung der in die Kavität eingespritzten Komponenten gezielt zu steuern. Die mindestens eine Überlaufeinrichtung ist als Öffnung in der Formwandung der Kavität ausgebildet. - Bei diesem bekannten Dichtungsring ist der Kern von der Haut vollständig oder weitgehend vollständig umschlossen.
- Um bei ringförmigen Dichtelementen eine stabile Verbindung am Materialzusammenfluss zu erhalten, kann vorgesehen sein, dass ein Durchbruch des harten Kunststoffs des Kerns durch den Kunststoff der Haut derart vorliegt, dass lokal begrenzt der harte Kunststoff an der Außenseite der Dichtung angeordnet ist, und zwar vorzugsweise nur an einer dem Dichtbereich abgewandten Seite der Dichtung. Es kann vorgesehen sein, dass der Durchbruch an einer bei der Fertigung auftretenden Materialzusammenflussstelle des Kunststoffs der Haut vorliegt. Bei ringförmigen Dichtungen kann dieser lokal begrenzte harte Kunststoffbereich am äußeren Rand der Dichtung vorliegen und der innere Rand der Dichtung als weicher Dichtbereich ausgebildet sein. Der harte Kern ist an der radialen Außenseite des Dichtungsrings angeordnet und zwar vorzugsweise nur an einer dem Dichtbereich abgewandten Seite der Dichtung.
- In „Kautschuk Technologie“ Fritz Röthemeyer, Franz Sommer; Carl Hansa Verlag, 2. überarbeitete Auflage, 2006, ist das Sandwich-Spritzgießen derart beschrieben, dass mit diesem Verfahren eine gezielte Verteilung der unterschiedlichen Werkstoffe entsprechend den technischen Anforderungen an eine Dichtung realisierbar ist.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dichtungsring der eingangs genannten Art zu schaffen, der einfach und kostengünstig herstellbar ist und der verbesserte Dichtungseigenschaften aufweist.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1, d.h. dadurch gelöst, dass der Kern bis zu den beiden Hauptflächen erweitert ist und dort jeweils eine ringförmige Außen- oder Innenfläche der zugehörigen Hauptfläche bildet, und dass die Haut mindestens einseitig mit mindestens einem aus der entsprechenden Hauptfläche vorstehenden umlaufenden Dichtungswulst ausgebildet ist, wobei an den mindestens einen umlaufenden Dichtungswulst radial innenseitig und/oder radial außenseitig eine umlaufende Rinne angrenzt.
- Die Herstellung von Dichtungsringen mit dem Kern und der Haut durch Sandwich-Spritzgießen ist an sich bekannt. So beschreibt bspw. die
DE 10 2006 014 439 A1 einen Dichtungsring, der durch Sandwich-Spritzgießen hergestellt ist, wobei eine zur Bildung eines den Kern bildenden Versteifungselementes vorgesehene Kernkomponente in eine zur Bildung eines die Haut bildenden Dichtkörpers vorgesehene Hautkomponente eingespritzt wird. Bei dem solchermaßen hergestellten Dichtungsring weist die Haut mindestens eine sich nach innen erstreckende Dichtlippe auf und ist der Kern vom Dichtkörper vollständig umgeben. Die Haut dieses bekannten Dichtungsringes kann aus einem Elastomer, wie einem thermoplastischen Polyurethan, TPU, bestehen. Der Kern dieses bekannten Dichtungsringes kann aus Polypropylen oder einem Polypropylen- Copolymer bestehen. Bei diesem bekannten Dichtungsring handelt es sich um eine dynamische Dichtung. - Eine dynamische Dichtung, d.h. ein elastischer Dichtungsring zum Abdichten zwischen sich relativ zueinander bewegenden Bauteilen mit einem Kern aus einem ersten Material und einer Haut aus einem zweiten Material, die zusammengeformt sind, ist auch aus der
EP 1 282 793 B1 bekannt. Bei diesem bekannten elastischen Dichtungsring ist der Kern von der Haut außer an einer Teiloberfläche, wo der Dichtungsring von einer Angussschale abgetrennt worden ist, vollständig umgeben. Der Dichtungsring weist mindestens eine Lippe auf, deren Ende durch die besagte Teiloberfläche definiert ist. - Durch Sandwich-Spritzgießen hergestellte Dichtungen sind bspw. auch aus der
DE10 2009 052 316 A1 ,DE10 2009 052 317 A1 undDE 10 2009 052 318 A1 der Anmelderin bekannt, die einen Kern aus einem harten Kunststoff und einer Haut aus einem vergleichsweise weichen Kunststoff aufweisen, wobei der Kern von der Haut vollständig oder weitgehend vollständig umschlossen ist. Bei der Dichtung gemäß derDE 10 2009 052 316 A1 bildet die Haut mindestens eine Dichtlippe, die kernlos oder zumindest in ihrem äußeren abdichtenden Rand ausschließlich aus Haut gebildet ist. Gemäß der bereits weiter oben beschriebenenDE 10 2009 052 317 A1 weist der Kern mindestens ein die Haut durchgreifendes Kernende auf, das die Haut bis nach außen unter Ausbildung eines Durchbruchs durchgreift und/oder verengt zulaufend die Haut bis in ihren Rand ohne Ausbildung eines Durchbruchs durchgreift. Die Herstellung dieser Dichtung erfolgt in einer Spritzgieß-Form die eine an die Kavität angrenzende Überlaufform (= Überlaufbohne) aufweist. - Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Dichtungsring der Kern bis zu den beiden Hauptflächen des Dichtungsringes erweitert ist und dort jeweils eine ringförmige Außen- oder Innenteilfläche der entsprechenden Hauptfläche bildet, stellen die ringförmigen Außen- oder Innenteilflächen des Dichtungsringes Klemmflächen für Rohrleitungsflansche o.dgl. dar, zwischen welchen der Dichtungsring mechanisch fest eingeklemmt ist. Die zuverlässige Abdichtung der Rohrleitungsflansche o.dgl. wird durch die Haut des Dichtungsringes bewirkt, die mindestens einseitig mit mindestens einem aus der entsprechenden Hauptfläche vorstehenden umlaufenden Dichtungswulst ausgebildet ist, an den radial innenseitig und/oder radial außenseitig eine umlaufende Rinne angrenzt..
- Dadurch, dass erfindungsgemäß die Haut mindestens einseitig mit mindestens einem aus der entsprechenden Hauptfläche des Dichtungsringes vorstehenden umlaufenden Dichtungswulst ausgebildet ist, wobei an den mindestens einen Dichtungswulst radial innenseitig und/oder radial außenseitig eine umlaufende Rinne angrenzt, wird erreicht, dass in einem zwischen Rohrleitungsflanschen o.dgl. eingebauten Zustand des erfindungsgemäßen Dichtungsringes der mindestens eine umlaufende Dichtungswulst zusammengedrückt wird, um eine zuverlässige Abdichtung zu bewirken. Das zusammengepresste Material des mindestens einen Dichtungswulstes wird hierbei in der mindestens einen umlaufenden Rinne untergebracht.
- Bei dem erfindungsgemäßen Dichtungsring kann der an der Innenseite oder an der Außenseite vorgesehene umlaufende Anguss in einem axial mittleren Bereich des Dichtungsringes vorgesehen sein. Auf diese Weise ergeben sich also quasi symmetrische Herstellungsbedingungen beim Sandwich-Spritgießen von Kern und Haut des erfindungsgemäßen Dichtungsringes. Im Betriebszustand, d.h. in dem zwischen Rohrleitungsflanschen o.dgl. eingebauten Zustand des Dichtungsringes wirkt der Druck eines die Rohrleitung durchströmenden flüssigen Mediums, wie Wasser o.dgl., oder eines gasförmigen Mediums, wie Druckluft o.dgl., gegen die Innenseite des Dichtungsringes und hier insbesondere gegen die Haut aus relativ weichem Material, so dass bei entsprechenden Betriebsverhältnissen, wie einem hohen Druck des Mediums eine partielle Abschälung der Haut vom Kern nur durch spezielle Maßnahmen ausgeschlossen werden kann. Um ein solches unerwünschtes Abschälen zu vermeiden, kann es vorteilhaft sein, wenn bei dem erfindungsgemäßen Dichtungsring der Anguss an der Innen- oder Außenseite des Dichtungsringes außermittig, d.h. in der Nachbarschaft einer seiner beiden Hauptflächen vorgesehen ist. Hierdurch wird erreicht, dass die Innen- oder Außenseite des Dichtungsringes gleichsam ein- d.h. allseitig von Haut gebildet ist.
- Eine unerwünschte partielle Abschälung der Haut vom Kern kann bei einer anderen Ausbildung des erfindungsgemäßen Dichtungsringes dadurch ausgeschlossen werden, dass der Anguss an einer der beiden Hauptflächen des Dichtungsringes in der Nachbarschaft der Innen- oder Außenseite des Dichtungsringes vorgesehen ist. Auf diese Weise ist die Innen- oder Außenseite des Dichtungsringes ohne Anguss, d.h. nur von dem weichen Material der Haut gebildet, so dass das auf den Dichtungsring innen- oder außenseitig einwirkende, die entsprechend Rohrleitung durchströmende Medium nur mit dem weichen Material der Haut in Kontakt kommt.
- Bei dem erfindungsgemäßen Dichtungsring kann der Kern am Anguss von der entsprechenden Oberfläche des Dichtungsringes durch eine Schicht der Haut beabstandet sein, so dass eine unerwünschte partielle Abschälung der Haut vom Kern zuverlässig vermieden wird. In diesem zuletzt genannten Fall wird beim Sandwich-Spritzgießen nicht nur in einem ersten Verfahrensschritt in die entsprechende Kavität der Spritzguss-Form zuerst Hautmaterial derartig eingespritzt, dass sich das Hautmaterial in der Kavität fortschreitend erstreckt, in die das Hautmaterial enthaltende Kavität Kernmaterial derartig eingespritzt wird, dass das Kernmaterial von dem Hautmaterial teilweise umgeben in der Kavität fortschreitet, sondern dass danach noch einmal in die Kavität eine entsprechende Quantität des Hautmaterials eingespritzt wird, um die genannte Schicht des Hautmaterials auszubilden. Hierdurch ist der Kern aus relativ hartem Material an der Oberfläche bzw. Innenseite des Dichtungsringes zumindest weitgehend von dem relativ weichen Material der Haut bedeckt, so dass eine unerwünschte Abschälung der Haut vom Kern zuverlässig vermieden wird.
- Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch quergeschnitten und nicht maßstabgetreu gezeichneten Hälften von Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Dichtungsringes.
- Es zeigen:
-
1 eine Ausbildung des Dichtungsringes, bei dem die Haut mit einem umlaufenden Dichtungswulst und daran innen- und außenseitig angrenzenden Rinnen ausgebildet ist, -
2 eine der1 prinzipiell ähnliche Ausführungsform des Dichtungsringes, wobei der umlaufende Dichtungswulst jedoch schräg geneigt profiliert ist, und -
3 eine Ausführungsform des Dichtungsringes, wobei der Anguss an einer der beiden Hauptflächen des Dichtungsringes in der Nachbarschaft seiner Innenseite vorgesehen und die Haut einseitig mit einem umlaufenden Dichtungswulst und daran angrenzenden umlaufenden Rinnen ausgebildet ist., -
1 zeigt quer geschnitten eine Hälfte einer Ausführungsform des Dichtungsringes10 mit einer relativ kleinen axialen Dicke „d “ zwischen seinen beiden voneinander abgewandten Hauptflächen12 und einer relativ großen radialen Breitenabmessung „b “. Der Dichtungsring10 weist einen Kern14 aus einem harten Kunststoffmaterial und eine Haut16 aus einem im Vergleich zum Kernmaterial relativ weichen Kunststoffmaterial auf. Der Dichtungsring10 mit dem Kern14 und der Haut16 sind durch Sandwich-Spritzgießen hergestellt und somit miteinander materialschlüssig verbunden. - Der Kern
14 ist ausgehend von einem innenseitig umlaufenden axial relativ schmalen Anguss18 entlang eines Kern-Erweiterungsbereiches20 radial nach außen hin bis zu den beiden Hauptflächen12 erweitert und bildet dort jeweils eine ringförmige Außenteilfläche22 der jeweiligen Hauptfläche12 des Dichtungsringes10 . Die Außenteilflächen22 bestimmen somit die Einbauhöhe des Dichtungsringes10 , d.h. seine axiale Dicke „d “. - Im Einbauzustand des Dichtungsringes
10 zwischen (nicht gezeichneten) Anschlußflanschen ist der Dichtungsring10 zwischen den Außenteilflächen22 mechanisch fest eingeklemmt. D.h. die ringförmigen Außenteilflächen22 bilden Klemmflächen. - Die Haut
16 aus relativ weichem Material füllt die beiden neben dem Kern-Erweiterungsbereich20 des Kerns14 vorgesehenen Räume24 zwischen dem Kern-Erweiterungsbereich20 und den beiden Hauptflächen12 des Dichtungsringes10 . - Im Einbauzustand des Dichtungsringes
10 bspw. zwischen Rohr-Anschlussflanschen wirkt der Druck des die (nicht gezeichnete) Rohrleitung durchströmenden, unter Druck stehenden Mediums radial gegen die Innenseite28 des Dichtungsringes10 , d.h. gegen die Innenseitenabschnitte der Haut16 . Dieser radial orientierte Druck wird im relativ weichen Material der Haut16 vermittels der Keilflächen des Kern Erweiterungsbereiches20 in die axiale Richtung umgelenkt, so dass die Haut16 zwischen den nicht gezeichneten Anschlussflanschen eine Abdichtung bewirkt. - Bei der Ausbildung gemäß
1 erstreckt sich der Kern14 von der Innenseite28 , d.h. vom Anguss18 bis zu den beiden Hauptflächen12 des Dichtungsringes10 . - Bei dem Dichtungsring
10 ist die Haut16 an beiden Hauptflächen12 jeweils mit einem umlaufenden Dichtungswulst32 ausgebildet, an den radial innenseitig und radial außenseitig jeweils eine umlaufende Rinne34 angrenzt. -
2 verdeutlicht schematisch eine Ausführungsform des Dichtungsringes10 , die sich von der Ausbildung gemäß1 dadurch unterscheidet, dass der ringförmig umlaufende Dichtungswulst32 nicht senkrecht, d.h. in axialer Richtung des Dichtungsringes10 , sondern gegen diese schräg geneigt von der jeweiligen Hauptfläche12 radial nach außen orientiert wegsteht. Auch bei dieser Ausführungsform grenzt an den Dichtungswulst32 radial innenseitig und radial außenseitig jeweils eine umlaufende Rinne34 an, wobei die außenseitige Rinne34 zur Aufnahme des im Einbauzustand zusammengepressten Dichtungswulstes32 mit einem größeren Querschnittsprofil dimensioniert ist als die radial innenseitig umlaufende Rinne34 . Zweckmäßig kann es jedoch sein, wenn der jeweilige umlaufende Dichtungswulst32 nicht schräg geneigt radial nach außen orientiert ist, sondern wenn er radial nach innen orientiert ist, um eine zuverlässige Abdichtung zwischen (nicht gezeichneten) Rohrflanschen o.dgl. zu gewährleisten. - Gleiche Einzelheiten sind in den
1 und2 mit denselben Bezugsziffern bezeichnet, so dass es sich erübrigt, in Verbindung mit2 alle Einzelheiten noch einmal zu beschreiben. -
3 verdeutlicht schematisch eine Ausführungsform des Dichtungsringes10 , wobei der Anguss18 nicht an der Innenseite28 sondern an einer der beiden Hauptflächen12 des Dichtungsringes10 in der Nachbarschaft seiner Innenseite28 vorgesehen ist. Hierdurch bedeckt das entsprechende Hautteil der Haut16 die Innenseite28 des Dichtungsringes10 vollständig, so dass eine unerwünschte Abschälung der Haut16 vom Kern14 zuverlässig vermieden wird. - Der Kern-Erweiterungsbereich
20 ist bei dieser Ausbildung des Dichtungsringes10 schiefsymmetrisch profiliert und dem entsprechend sind auch die beiden Hautteile der Haut16 ungleich profiliert. Das Hautteil der Haut16 an der Hauptfläche12 mit dem Anguss18 ist mit einem ringförmig umlaufenden Dichtungswulst32 ausgebildet, an den radial innen- und außenseitig jeweils eine umlaufende Rinne34 angrenzt. - Gleiche Einzelheiten sind in
3 mit den selben Bezugsziffern wie in den1 und2 bezeichnet, so dass es sich erübrigt, in Verbindung mit3 alle Einzelheiten noch einmal detailliert zu beschreiben. - Bezugszeichenliste
-
- 10
- Dichtungsring
- 12
- Hauptflächen (von
10 ) - 14
- Kern (von
10 ) - 16
- Haut (von
10 ) - 18
- Anguss (von
10 für14 und16 ) - 20
- Kern-Erweiterungsbereich (von
14 ) - 22
- Außen- oder Innenteilfläche (von
14 bei12 ) - 24
- Räume (zwischen
14 und12 für16 ) - 26
- Innen- oder Außenteilfläche (von
16 bei12 ) - 28
- Innenseite (von
10 ) - 32
- Dichtungswulst (von
16 ) - 34
- Rinne (in
16 bei32 )
Claims (5)
- Dichtungsring (10) mit einer axialen Dicke (d) zwischen seinen beiden voneinander abgewandten Hauptflächen (12) und einer radialen Breitenabmessung (b), mit einem Kern (14) aus einem relativ harten Material und einer Haut (16) aus einem relativ weichen Material, wobei der Dichtungsring (10) mit dem Kern (14) aus relativ hartem Material und der Haut (16) aus relativ weichem Material durch Sandwich- Spritzgießen hergestellt ist, und der Kern (14) einen innenseitigen oder außenseitigen, relativ schmalen Anguss (18) aufweist, der um den Dichtungsring (10) umläuft, wobei der Kern (14) ausgehend vom Anguss (18) entlang eines Kern-Erweiterungsbereichs (20) nach außen oder nach innen hin erweitert ist und die Haut (16) in den beiden axial neben dem Kern-Erweiterungsbereich (20) vorgesehenen Räumen (26) zwischen dem Kern-Erweiterungsbereich (20) und den Hauptflächen (12) des Dichtungsringes (10) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (14) bis zu den beiden Hauptflächen (12) erweitert ist und dort jeweils eine ringförmige Außen- oder Innenfläche (22) der zugehörigen Hauptfläche (12) bildet, und dass die Haut (16) mindestens einseitig mit mindestens einem aus der entsprechenden Hauptfläche (12) vorstehenden umlaufenden Dichtungswulst (32) ausgebildet ist, wobei an den mindestens einen umlaufenden Dichtungswulst (32) radial innenseitig und/oder radial außenseitig eine umlaufende Rinne (34) angrenzt.
- Dichtungsring nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anguss (18) an der Innenseite (28) oder an der Außenseite in einem axial mittleren Bereich des Dichtungsringes (10) vorgesehen ist. - Dichtungsring nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anguss (18) an der Innenseite (28) oder an der Außenseite des Dichtungsringes (10) in der Nachbarschaft einer seiner beiden Hauptflächen (12) vorgesehen ist. - Dichtungsring nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anguss (18) an einer der beiden Hauptflächen (12) des Dichtungsringes (10) in der Nachbarschaft der Innenseite (28) oder der Außenseite des Dichtungsringes (10) vorgesehen ist. - Dichtungsring nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (14) am Anguss (18) von der entsprechenden Oberfläche (28, 12) des Dichtungsringe s (10) durch die Haut (16) beabstandet ist.
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