DE2743888A1

DE2743888A1 - Kugelschreiber

Info

Publication number: DE2743888A1
Application number: DE19772743888
Authority: DE
Inventors: Masashi Koizumi
Original assignee: Pilot Ink Co Ltd
Current assignee: Pilot Ink Co Ltd
Priority date: 1977-09-29
Filing date: 1977-09-29
Publication date: 1979-04-05
Also published as: FR2404537B1; FR2404537A1

Description

Henkel, Kern, Feiler & Hänzel Patentanwälte

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TnIr r η τ+η Möhlstraße 37

χηκοο., i/ca. D-8000 München 80

Nagoya-shi, Japan ^ _089/982085.₈₇

Telex: 0529802 hnkld Telegramme: ellipsoid

Kugelschreiber

Die Erfindung betrifft ein Schreib- und Markierinstrument in Form eines verbesserten Kugelschreibers.

Derzeit erfreuen sich Kugelschreiber, die eine Tinte niedriger Viskosität auf der Basis einer wässrigen Lösung verwenden, immer größerer Verbreitung, weil sie im Vergleich zu den bisherigen Kugelschreibern unter Verwendung einer hochviskosen Tinte bzw. Schreibpaste auf Ölbasis eine saubere Schrift mit leichtem Schreibdruck ermöglichen.

Unabhängig von den genannten Vorteilen der bei solchen Kugelschreibern verwendeten niedrigviskosen Tinte hat es sich jedoch als nachteilig herausgestellt, daß die eine solche Tinte verwendenden Kugelschreiber nicht mehr zu schreiben vermögen bzw. aussetzen, wenn sie Stoß- oder Schlageinwirkungen ausgesetzt sind oder längere Zeit in einer etwa lotrechten Lage gehalten werden. Zur Ausschaltung dieser Schwierigkeiten ist versucht worden, einen Tintenleitstab zwischen den Tintenhalter bzw. das Reservoir und die Kugel so einzufügen, daß seine eine Endfläche mit der Rückseite der Kugel

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in Berührung steht, oder aber einen Fluorkohlenstoffilm zwischen die Kugel und die Endfläche des Tintenleitstabs einzusetzen und mit der Rückseite der Kugel in Berührung zu halten, um dadurch den Zwischenraum zwischen der Kugel und dem Leitschaft aufzuheben und somit ein Aussetzen der Schreibfähigkeit des Kugelschreibers zu verhindern. Anordnungen dieser Art sind im JA-Gbm 19,424/59 und in der US-PS 3 966 336 beschrieben.

Obgleich mit diesen Anordnungen ein Aussetzen des Kugelschreibers aus den genannten Gründen verhindert werden kann, sind diese Maßnahmen nicht geeignet, ein Aussetzen des Kugelschreibers dann zu verhindern, wenn Fremdkörper, wie Papierfasern, beim Schreiben infolge der Drehung der Kugel um diese herum mitgenommen werden. Diese abgesetzten Fremdkörper führen dazu, daß im Schreibgerät kein Zwischenraum zwischen der Kugel und dem Tintenleitschaft vorhanden ist und somit der Tintenfluß unterbrochen wird, was zu Schreibaussetzern führt.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines verbesserten Kugelschreibers zur Verwendung einer niedrigviskosen Tinte auf der Basis einer wässrigen Lösung, dem die geschilderten Mängel der bisherigen Schreibgeräte dieser Art nicht mehr anhaften und der insbesondere unter nahezu allen Bedingungen frei von Aussetzern und Tintenstockungen bleibt. Insbesondere soll dieser Kugelschreiber auch dann schreibfähig bleiben, wenn er Stößen ausgesetzt ist oder wenn die Kugel beim Schreiben aufgrund ihrer Drehung Fremdstoffe mitnimmt, die sich an ihr ablagern.

Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

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Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, daß es zur Vermeidung eines Versagens des Kugelschreibers beim Schreiben aus den beiden genannten Gründen nötig ist, in der Schreibspitze eine Anzahl von Tintenleitrillen so geringer Breite, daß eine Kapillarwirkung erzeugt wird, durch welche die Tinte gegen die Wirkung von Stößen oder gegen ihr Eigengewicht in der Spitze zurückgehalten wird, und eine Zentralbohrung vorzusehen, die als Tintenreservoir wirkt und einen gleichmäßigen Tintenfluß ermöglicht, auch wenn Fremdstoffe, wie Papierfasern, bei der Drehung der Kugel beim Schreiben mitgenommen werden, und den Tintenleitstab in enger Beziehung zu den Leitrillen zu halten, um dadurch ständig Tinte vom Reservoir zur Kugel zu fördern, ohne eine Lufteinschluß in den Leitrollen und in der Zentralbohrung zuzulassen.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teil-Längsschnittansicht einer Ausführungsform eines Kugelschreibers mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig. 2 bis k in vergrößertem Maßstab gehaltene Schnittansichten des Spitzenteils des erfindungsgemäßen Kugelschreibers,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 2 bis 4,

Fig. 6 und 7 Querschnitte durch den Tintenleitabschnitt der Schreibspitze,

Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie B-B in Fig. 2,

Fig. 9 einen Teil-Längsschnitt des Spitzenteils, in welchem weder Kugel noch Leitstab in den Spitzenteil eingesetzt sind, und

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Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie C-C in Fig. 9.

In Fig. 1 ist ein Kugelschreiber mit einem hohlen Schaft 1 dargestellt, in den ein Tintenreservoir 5 eingesetzt ist, etwa in Form eines mit Tinte gefüllten Kunststoffbehälters oder in Form von mit Tinte imprägnierten, büschel- bzw. bündeiförmigen Fasern. Das hintere Ende des Schafts 1 ist durch einen nicht dargestellten Stopfen verschlossen, und sein sich verjüngendes Spitzen- bzw. Vorderende ist mit einer zylindrischen Ausnehmung versehen, die einen für die Aufnahme und Halterung einer aus Kunstharz, vorzugsweise aus Polyacetalharz, bestehenden Schreibspitze 2 geeigneten Innendurchmesser besitzt. Der Schaft 1 ist außerdem in seinem sich verjüngenden Spitzenteil mit einer Entlüftungsöffnung k versehen, welche das Innere des Schafts 1 mit der Außenluft verbindet. An der Innenfläche des Schafts 1 ist ein Anschlag 6 zur Verhinderung eines Eintritts des Tintenreservoirs 5 in den sich verjüngenden Abschnitt angeformt. Ein in den hinteren Abschnitt der Schreibspitze 2 eingesetzter Tintenleitstab 3 ragt mit seinem hinteren Ende in das Tintenreservoir 5 hinein.

Gemäß Fig. 2 umfaßt die in das Vorderende des Schafts 1 eingesetzte Schreibspitze 2 einen Kugelhalteteil zur Aufnahme einer einen Durchmesser von etwa 0,5 - 1_t2 mm besitzenden Kugel 7 aus Rubinmaterial oder Stahl, etwa Chromstahl, rostfreier Stahl, Wolframstahl o.dgl. Die Schreibspitze 2 weist weiterhin einen Tintenleitabschnitt und einen Leitstab-Halteteil auf. Der Kugelhaiteteil besteht aus einem Kugelsitz 8 zur Halterung der Kugel 7» einer Ausnehmung 9, die einen kleinen Zwischenraum zwischen der Kugel 7 und der Innenwand der Schreibspitze 2 festlegt, und einer umlaufenden Fläche 10, welche die Kugel 7 gegen den Sitz 8 festhält. Der Tintenleitabschnitt verbindet den Kugelhalter mit einer Bohrung zur Aufnahme des Leitstabs. Zudem ist der Tintenleitabschnitt

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mit einer axial verlaufenden Zentralbohrung 12 sowie mehreren radial von dieser Bohrung 12 abgehenden Tintenleitrillen 13 versehen, die am einen Ende in der Ausnehmung 9 und im Kugelsitz 8 des Kugelhalters und am anderen Ende in der Leitstab-Bohrung 11 münden. Der Kugelsitz 8 ist als Kegelstumpffläche mit einer Schrägfläche ausgebildet, an welcher sich die verschiedenen Leitrillen 13 in Abständen voneinander öffnen, so daß die Kugel 7 durch eine Anzahl von getrennten bzw. unterteilten Flächen abgestützt wird. Hierdurch wird im Vergleich zu einer Kugelsitzfläche ohne Öffnungen oder Einschnitte eine weiche bzw. ruckfreie Drehung der Kugel 7 ermöglicht, wobei die Kugel einem geringeren Verschleiß unterworfen ist als bei einem Kugelsitz aus einer Anzahl von Schrägflächen, bei denen die Kugel auf mehreren Punkten ruht. Der Abstand zwischen der Wand der Ausnehmung 9 und der Kugel 7 liegt in der Größenordnung etwa des 0,01- bis etwa 0,04-fachen des Durchmessers der Kugel 7. Im allgemeinen wird ein Zwischenraum entsprechend dem 0,015- bis 0,025-fachen des Kugeldurchmessers bevorzugt.

Die Fig. 5 bis 7 veranschaulichen verschiedene Querschnittsformen der durch die Zentralbohrung 12 des Leitabschnitts und die von dieser radial abgehenden Leitrillen 13 gebildeten Bohrung. Die Zentralbohrung 12 wirkt als Tintenreservoir und als Kammer zur Aufnahme von Fremdkörpern, die beim Schreiben infolge der Drehung der Kugel 7 von dieser mitgenommen werden. Der Durchmesser der Zentralbohrung 12 entspricht etwa dem 0,15- bis 0,9-fachen des Durchmessers der Kugel 7. Ein Durchmesser entsprechend etwa dem 0,3- bis 0,8-fachen Kugeldurchmesser wird allgemein bevorzugt. Die Länge der Zentralbohrung beträgt 0,8 - 3,0 mm und vorzugsweise 1,0 - 2,0 mm. Die radial von der Zentralbohrung 12 abgehenden Leitrillen dienen zur kontinuierlichen Tintenzufuhr vom Tintenleitstab zur Kugel 7. Diese Rillen 13 besitzen dabei eine so geringe Querbreite W, daß eine Kapillarwirkung entsteht, d.h. eine

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Breite von etwa 0,02 - 0,20 mm. Bevorzugt wird eine Querbreite W von etwa 0,05 - 0,15 mm. Hierbei sind zwei bis acht und vorzugsweise sechs Leitrillen vorgesehen, durch welche eine ausreichend Tintenmenge vom Leitstab 3 zur Kugel 7 gefördert wird. Die äußerste Seitenwand bzw. die Sohle jeder Rille 13 ist von der Achse der Zentralbohrung 12 in einem Abstand angeordnet, welcher gleich groß oder geringfügig größer ist als der Radius der Kugel 7. Ein Abstand von der Sohle der Leitrille 13 zur Achse der Zentralbohrung entsprechend dem Radius der Kugel 7 ist in Fig. 2 und 3 dargestellt, während Fig. 4 einen Abstand zeigt, der etwas größer ist als der Radius der Kugel 7. Obgleich die Ausfuhrungsform gemäß Fig. 4 schwieriger zu fertigen ist als diejenigen gemäß Fig. 2 und 3, ist sie insofern vorteilhafter, als dabei eine größere Tintenmenge vom Leitstab 3 zur Kugel 7 gefördert und ein Lufteinschluß in den Leitrillen oder in der Zentralbohrung bei der erstmaligen Tintenzufuhr verhindert werden kann. Der zweitgenannte Vorteil ist nachstehend in Verbindung mit den Fig. 9 und 10 noch näher erläutert.

Wie aus den Fig. 9 und 10 hervorgeht, fließt die zunächst vom Leitstab 3 aus in die Leitrillen 13 und in die Zentralbohrung 12 eingeführte Tinte an der rechtwinkeligen Rillen-Sohle 16 mit höchster Geschwindigkeit, um dann die Endfläche 17 der Schreibspitze zu erreichen. Gleichzeitig fließt die Tinte im Bereich des zentralen Teils der Leitrillen mit niedrigerer Geschwindigkeit. Infolgedessen wird Luft über den Kugelsitz ausgetrieben, so daß ein Lufteinschluß in den Tintenleitrillen und in der Zentralbohrung und dadurch auch ein Tintenmangel an der Kugel des Kugelschreibers verhindert wird.

Die Tintenleitrillen 13 können bis zur Bohrung 11 für den Leitschaft verlängert sein, so daß sich in dieser Bohrung 11 Rippen 15 befinden, die mit den Leitrillen 13 des Tintenleitabschnitts in Verbindung stehende Rillen 14 bilden. Die Höhe

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der Rippen 15 nimmt in Rückwärtsrichtung (gemäß Fig. 3 und 4) allmählich ab, damit die Herstellung der Form für die Ausbildung der Rippen 15 vereinfacht werden kann.

Im Tintenleitstab-Halteteil ist eine für den Leitstab vorgesehene Bohrung mit zylindrischem Querschnitt ausgebildet, die einen Durchmesser von etwa 0,8 - 3,0 mm und vorzugsweise von etwa 1,0 - 2,0 mm besitzt. Diese Bohrung kann gemäß Fig. 4 abgestuft ausgebildet sein, so daß sie einen hinteren Abschnitt großen Durchmessers besitzt. Die Länge dieser Bohrung beträgt etwa 5 - 20 mm; für die Halterung des Tintenleitstabs wird eine Länge von etwa 7 - 15 mm bevorzugt.

Zur Gewährleistung gleichbleibender Güte und aus Wirtschaftlichkeitserwägungen wird der Schreibspitzenteil des eine Tinte auf der Basis einer wässrigen Lösung verwendenden Kugelschreibers vorzugsweise aus Polyacetalharz gefertigt, das eine hohe Abriebfestigkeit und eine ausgezeichnete Maßhaltigkeit bzw. Formbeständigkeit besitzt und das sich nach Spritzgießverfahren leicht formen läßt. Der Leitstab 3 zur Zufuhr der Tinte aus dem Reservoir 5 in die Leitrillen 13 besteht aus einem porösen Stab aus mit Kunstharz ausgerüsteten (finished), büschelförmigen Kunstfasern; aus unbehandelten Kunstfasern dieser Art oder mit einem Kutb tharz beschichteten, büschelförmigen Borsten, oder aber aus einem Kunstharzstab bzw. -schaft, der mit parallel zu seiner Längsachse verlaufenden, langgestreckten Tintenkanälen oder -rillen versehen ist. Vorzugsweise besteht der Stab 3 aus einem Polyester-, Nylonoder Acrylharz-Büschelfaserstab, dessen Fasern teilweise mittels eines wärmehärtenden Kunstharzes gebunden sind. Die Herstellung dieses Leitstabs 3 erfolgt in der Weise, daß 1d - 20d (faser)band- oder fadenförmige Fasern (bzw. von 1-20 denier) gebündelt, zum Imprägnieren in eine 1-10 Gew.-#ige Kunstharzlösung eingetaucht, zum Ausquetschen der Lösung und zur Durchmesserfestlegung durch eine Ziehmatrize

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gezogen und dann durch eine Wärmekammer geleitet werden, um die restliche Lösung zu verdampfen und auszuhärten. Die Gesamt-Denierzahl der Fasern wird so bestimmt, daß die Porosität des fertigen Stabs in der Größenordnung von etwa 40 - 90% und vorzugsweise von 50 - 80% liegt. Geeignete Kunstharze umfassen Phenol-Formaldehyd-Kondensationsharz, Melamin-Formaldehyd-Kondensationsharz, Epoxyharz, Polyurethanharz und dgl. Der Leitstab 3 wird mit einem Durchmesser gefertig, der beispielsweise um 10% größer ist als der Durchmesser des hinteren Endes der Haltebohrung in der Schreibspitze, so daß er in dieser Bohrung sicher festgelegt ist.

Der Schreibspitzenteil wird beim Einsetzen in die Tintenleitrillen hineingepreßt, um letztere in enger Verbindung mit dem Leitstab zu halten und dadurch eine kontinuierliche Tintenzufuhr vom Reservoir zur Kugel zu gewährleisten. Außerdem wird hierdurch die Befestigung des Leitstabs an der Schreibspitze verbessert. Wenn die Schreibspitze die Form gemäß Fig. 2 und 4 besitzt, wird der Leitstab an seiner Spitze mit einem schlankeren Fortsatz 13 versehen, welcher das Einpressen des Stabs in die Tintenleitrillen erleichtert. In diesem Fall wird der Fortsatz in die Leitrillen eingepreßt, bis seine Schulter 19 am abgestuften Abschnitt 20 der Schreibspitze anstößt. Die Länge des Fortsatzes an der Leitstabspitze sollte so groß sein, daß die Zentralbohrung bei der Anordnung gemäß Fig. 2 nicht vollständig mit dem Fortsatz ausgefüllt ist; vorzugsweise entspricht die Länge des Fortsatzes bei der Anordnung gemäß Fig. 4 der Länge des dünneren Teils der Leitstab-Haltebohrung.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist der Tintenleitstab so in die Bohrung eingepreßt, daß seine Endfläche an der Stufe 20 anstößt, wobei sein Vorderende in den in die Bohrung 11 hineinreichenden Leitrillen 13 festgelegt ist. Die Fig. 2, 3 und 4 veranschaulichen den jeweiligen Zustand des in das rückwärtige Ende der Leitrillen eingepreßten Vorderendes des Leitstabs.

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Die Viskosität der beim erfindungsgemäßen Kugelschreiber verwendeten Tinte auf der Basis einer wässrigen Lösung ist außerordentlich niedrig. Sie liegt nämlich im Bereich von 1 - 50 cp, im Gegensatz zu einer bisher üblichen Tinte oder Schreibpaste auf Ölbasis, die eine Viskosität im Bereich von 10 000 - 20 000 cp bei Raumtemperatur besitzt.

Infolge seiner Ausbildung mit einer vergleichsweise weiten Zentralbohrung, mehreren schmalen, eine starke Kapillarwirkung einführenden Tintenleitrillen und einem Tintenleitstab, dessen Vorderende in die Leitrillen eingepreßt ist, kann beim erfindungsgemäßen Kugelschreiber ein Aussetzen oder Versagen beim Schreiben aufgrund von Fremdkörpern oder -stoffen vermieden werden, die beim Schreiben von der sich drehenden Kugel mitgenommen werden und sich an der Kugel absetzen. Dieser Kugelschreiber ist also nicht mit den von der Verwendung einer Tinte niedriger Viskosität herrührenden Nachteilen behaftet.

Zusammenfassend wird mit der Erfindung also ein Kugelschreiber zur Verwendung einer niedrigviskosen Tinte auf der Basis einer wässrigen Lösung geschaffen, der von Fremdstoffen, die sich beim Schreiben um die sich drehende Kugel herum absetzen oder anlagern, unbeeinflußt bleibt. Dieser Kugelschreiber umfaßt einen hohlen Schreiber- bzw. Griffel-Schaft und einen in diesen eingesetzten Schreibspitzenteil, der durch einen Kugelhalteteil, einen Tintenleitabschnitt und einen Halteteil für einen Tintenleitstab gebildet wird. Der Tintenleitabschnitt ist mit einer Zentralbohrung vergleichsweise großen Durchmessers, welche den Kugelhalteteil und den Leitstab-Halteteil miteinander verbindet, sowie mit einer Anzahl von radial verlaufenden, schmalen Tintenleitrillen zur Erzeugung einer Kapillarwirkung versehen. In den Leitstab-Halteteil ist ein poröser Tintenleitstab eingesetzt, dessen Vorderende in das hintere Ende der Leitrillen eingepreßt ist und dessen hinteres Ende sich in ein im Schreiberschaft vorgesehenes Tintenreservoir erstreckte

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L e e r s e 11 e

Claims

Patentansprüche

1. Kugelschreiber, dadurch gekennzeichnet, daß er einen hohlen Schaft (1) mit einem Reservoir (5) aufweist, das mit einer Tinte auf der Basis einer wässrigen Lösung gefüllt ist, daß am Vorderende des Schafts eine Schreibspitze (2) vorgesehen ist, die einen Kugelhaiteteil, einen Tintenleitabschnitt und einen Tintenleitstab-Halteteil aufweist, daß der Kugelhaiteteil eine Kugel (7), einen kegelstumpfförmigen Kugelsitz (8) zur Aufnahme der Kugel (7), eine einen Zwischenraum zwischen der Kugel und der Innenwandfläche der Schreibspitze festlegende Ausnehmung (9) und eine die Kugel am Kugelsitz haltende, umlaufende bzw. Schulterfläche (10) umfaßt, daß der Tintenleitabschnitt eine den Kugelhalteteil mit dem Leitstab-Halteteil verbindende Zentralbohrung (12) und eine Anzahl von radial von der Zentralbohrung abgehenden Tintenleitrillen (13) aufweist, wobei die Vorderenden von Zentralbohrung und Leitrillen in den Kugelhalteteil einmünden, während sich die hinteren Enden der Zentralbohrung und der Leitrillen zum Leitstab-Halteteil hin öffnen, und daß der Leitstab-Halteteil mit einer zylindrischen, mit der Zentralbohrung (12) und den Leitrillen (13) verbundenen Tintenleitstab-Aufnahmebohrung versehen ist, die mit einem

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Ke/Bl/ro

ORIGiMAL INSPECTED

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porösen Tintenleitstab (3) ausgefüllt ist, dessen Vorderende in die hinteren Enden der Leitrillen eingepreßt ist und dessen rückwärtiges Ende sich in das Tintenreservoir erstreckt.

2. Kugelschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralbohrung einen Durchmesser entsprechend dem 0,15- bis 0,9-fachen des Kugeldurchmessers und eine Länge von etwa 0,8 - 3»0 mm besitzt und daß die Tintenleitrillen jeweils eine Querbreite von 0,02 - 0,20 mm besitzen.

3. Kugelschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorderende des Tintenleitstabs mit einem Fortsatz versehen ist, dessen Länge ausreichend kleiner ist als die Länge der Zentralbohrung, und daß der Tintenleitstab in seine Haltebohrung so eingesetzt ist, daß sein Fortsatz in die hinteren Enden von Zentralbohrung und Tintenleitrillen eingepreßt ist.

4. Kugelschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Tintenleitrillen in die Leitstab-Haltebohrung zwischen Rippen hineinerstrecken, deren Höhe in Rückwärtsrichtung allmählich abnimmt, und daß der Tintenleitstab so in seine Aufnahme- bzw. Haltebohrung eingesetzt ist, daß sein Vorderende in den verlängerten Teil der Tintenleitrillen eingepreßt ist.

5. Kugelschreiber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tintenleitstab-Haltebohrung der Schreibspitze unter Bildung eines rückwärtigen Teils mit größerem Durchmesser abgestuft ist, daß der Tintenleitstab an seinem Vorderende so ausgebildet ist, daß dieses Vorderende in seine Haltebohrung hineinreicht, und daß dabei das Vorderende des Tintenleitstabs in die bis zur Leitstab-Haltebohrung verlängerten Tintenleitrillen eingepreßt ist.

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ORIGINAL INSPECTED