DE2814469A1 - Viskositaetsantrieb und verfahren zu seiner montage - Google Patents
Viskositaetsantrieb und verfahren zu seiner montageInfo
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Description
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77-MAR-99
EATON CORPORATION 1OO Erieview Plaza, Cleveland, Ohio 44114, V.St.A.
Viskositätsantrieb und Verfahren zu seiner Montage
Die Erfindung betrifft einen temperaturabhängig arbeitenden Viskositätsantrieb sowie ein Verfahren zur Montage eines solchen
Antriebs.
Bei bekannten temperaturabhängig arbeitenden Viskositätsantrieben ergaben sich in der Praxis Probleme hinsichtlich der
Halterung der Bimetall-Spiralfeder, wenn solche Antriebe in
Verbindung mit Vierzylinder-Kraftfahrzeugmotoren eingesetzt
wurden. Diese Probleme scheinen bei Vierzylinder-Kraftfahrzeugmotoren
wegen der höheren Drehzahlen und der Vibrationseigenschaften solcher Motoren stärker ausgeprägt zu sein. Die
normale Halterung, die für das äußere Ende der Bimetall-Spiralfeder
benutzt wurde (US-PS 3 227 254), führte zu einem übermäßig großen Verschleiß des Bügels; der Schlitz wurde erweitert;
die Feder und damit auch das Ventil konnten ungeregelte Bewegungen ausführen. Es wurde versucht, das äußere Federende
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mit dem Bügel zu verschweißen, um die Relativbewegung zwischen diesen beiden Bauteilen herabzusetzen; dabei kam es jedoch zu
Federbrüchen und zu einer erhöhten Hysterese bezüglich der Ventilbewegung. Eine Reihe weiterer starrer Klemm-Maßnahmen
wurden am äußeren Ende versuchsweise verwendet; alle hatten einen untragbaren Verschleiß des äußeren Bügelendes zur Folge.
Es ist auch bekannt (US-PS 3 263 783), das gerade äußere Ende
der Feder zwischen zwei in großem gegenseitigem Abstand angeordnete
Gußteile einzusetzen und zur Verhinderung einer übermäßigen Umfangsbewegung des äußeren Endes zwischen das äußere
Ende und die Gußendteile eine Kleb- und Dichtungsmasse einzubringen, die von der Firma Dow Corning unter der Bezeichnung
Silastic 732 RTV auf den Markt gebracht wird. Der Einsatz
der Silasticmasse erfolgte jedoch ausschließlich für eine umfangsmäßige
Abstützung und Festlegung des äußeren Endes; er hatte, wenn überhaupt, nur geringen Einfluß auf die Radialbewegung
des äußeren Endes, die auf Vibrationen zurückgeht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter weitestgehender
Ausnutzung der derzeit zur Verfugung stehenden Werkzeugausrüstung eine Halterung für das äußere Ende einer Bimetall-Spiralfeder
zu schaffen, die zu kleinstmöglicher Ventilhysterese und maximaler Federabstützung führt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst,
daß am äußeren Ende der Feder eine Einbuchtung vorgesehen
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wird, deren mittlerer Teil in dem Schlitz des Bügels liegt,
und daß die Einbuchtung und der angrenzende Teil des Bügels mit einer fluiden Verbindung ausgefüllt werden, die zu einer
nachgiebigen, festen Masse aushärtet.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen
näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Frontansicht eines erfindu.ngsgemäß
ausgebildeten, temperaturabhängig arbeitenden Viskositätslüfterantriebes,
Fig. 2 eine Ansicht entlang der Linie 2-2 der
Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht auf den Antrieb nach
Fig* 1,
Fig. 4 in größerem Maßstab eine Teilansicht der
Feder-Bügel-Anordnung nach Fig. 3,
Fig. 5 und 6 Ansichten entlang den Linien 5-5 bzw.
6-6 der Fig. 4 und
Fig. 7 eine Ansicht ähnlich Fig. 4 bei einer ab-
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gewandelten Ausführungsform der Erfindung
.
Wie aus den Fig. 1 bis 3 hervorgeht, weist der Viskositätslüfterantrieb
1O ein Gehäuse 12 auf, das einen Hohlraum 14 bildet, der mittels einer radial verlaufenden Ventilplatte 16
in eine Arbeitskammer 18 und eine Speicherkammer 20 unterteilt wird. Eine Antriebswelle 22 ist über ein Kugellager 24 am Gehäuseteil
12 drehbar abgestützt. Ein ringförmiges, sich im wesentlichen radial erstreckendes Kupplungsteil 26 ist am
einen Ende der Antriebswelle 22 angebracht; es sitzt innerhalb der Arbeitskammer 18. Das andere Ende der Antriebswelle 22
trägt einen Flansch 28, der mit einer Welle oder einer Riemenscheibe
verbunden werden kann, die mittels eines (nicht dargestellten) Fahrzeugmotors angetrieben wird. Viskoses Fluid
(nicht dargestellt) befindet sich innerhalb des Hohlraums 14, um Drehkräfte von dem Kupplungsteil 26 auf das Gehäuseteil 12
zu übertragen. Eine derartige Kraftübertragung ist bekannt; sie
erfolgt durch viskose Scherkräfte zwischen miteinander zusammenwirkenden Oberflächen von Kupplungsteil und Gehäuseteil. Koaxial
zu der Drehachse A-A des Antriebs 10 ist ein Ventilschaft 30 angeordnet, der sich im Gehäuseteil 12 drehen kann. Zwischen
dem Ventilschaft 30 und dem Gehäuseteil 12 sitzt eine Dichtung 32, die den Austritt von Fluid aus der Speicherkammer 2O verhindert.
Das eine Ende des Ventilschafts 30 ist mit einem Ventilarm 34 verbunden, während an dem anderen Ende des Ventil-
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schafts 30 das innere Ende 36 einer Bimetall-Spiralfeder 38
angebracht ist. Das äußere Ende 40 der Feder 38 ist mit einem Bügel 42 verbunden, der an der Deckplatte des Gehäuseteils 12
starr befestigt ist.
Auf dem Kupplungsteil 26 befindet sich eine ringförmige Pumpfläche
44. Ein Pumpelement 46 ist mit der Ventilplatte 16 starr verbunden; es liegt in geringem Abstand von der Pumpfläche
44. Eine in der Ventilplatte 16 ausgebildete Auslaßöffnung
48 verbindet die Arbeitskammer 18 mit der Speicherkammer 20. Wenn das Kupplungsteil 26 entsprechend Fig. 2 entgegen dem
Uhrzeigersinn rotiert, strömt Fluid aus der Arbeitskammer 18 über die Öffnung 48 in die Speicherkammer 20. Unmittelbar hinter
dem Pumpelement 46 befindet sich eine Einlaßöffnung 50, die die Speicherkammer 20 mit der Arbeitskammer 18 verbindet.
Wie am besten aus Fig. 2 hervorgeht, kann der Ventilarm 34 so bewegt werden, daß er entweder die Einlaßöffnung 5O oder die
Auslaßöffnung 48 abdeckt.
Der Antrieb 1O arbeitet wie folgt. Ein Lüfter (nicht gezeigt)
wird am Gehäuseteil 12 über Bolzen befestigt, die in Öffnungen
51 eingreifen. Der Flansch 28 wird mit der Welle eines Kraftfahrzeugmotors
verbunden und vom Motor angetrieben, wodurch die Antriebswelle 22 und dementsprechend auch das Kupplungsteil
26 zu einer Drehbewegung veranlaßt werden. Wenn der Ventilarm 34 die in Fig. 2 dargestellte Lage einnimmt, wird Fluid
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aus der Arbeitskammer 18 in die Speicherkammer 20 gepumpt.
Beim Herauspumpen von Fluid aus der Arbeitskammer erfolgt nur
eine minimale Kraftübertragung zwischen dem Kupplungsteil 26 und dem Gehäuseteil 12. Wenn die Motortemperatur ansteigt und
dieser Temperaturanstieg von der Spiralfeder 38 erfaßt wird, wird der Ventilarm 34 in Fig. 2 nach links gedreht, wodurch
die Auslaßöffnung 48 abgedeckt und die Einlaßöffnung 50 freigegeben
wird. Diese Drehung verhindert, daß Fluid aus der Arbeitskammer
18 in die Speicherkammer 2O gelangt, während Fluid
von der Speicherkammer 2O über die Einlaßöffnung 50 in die Arbeitskammer
18 übergehen kann. Wenn die Arbeitskammer 18 mit Fluid gefüllt wird, führt die Drehung des Kupplungsteils 26
aufgrund der viskosen Scherkräfte zu einer Drehung des Gehäuseteils
12. Wenn die Motortemperatur sinkt und die Feder 38 diese niedrigeren Temperaturen erfaßt, wird der Ventilarm 34 in die
in Fig. 2 gezeigte Lage zurückbewegt; Fluid wird wieder aus der
Arbeitskammer 18 heraus in die Speicherkammer 2O gepumpt. Es kommt zu einer Senkung der Drehzahl des Gehäuseteils 12.
Wie aus den Fig. 4 bis 6 hervorgeht, ist an dem äußeren Ende 4O der Spiralfeder 38 eine Einbuchtung ausgebildet, die einen
dem Körper der Feder 38 benachbarten und im wesentlichen parallel zum Bügel 42 verlaufenden inneren Teil 52, einen durch einen
Schlitz 56 des Bügels 42 hindurchreichenden, verlängerten, geraden
mittleren Teil 54 und einen äußeren Teil 58 aufweist, der in Abstand von dem Bügel 42 liegt und im wesentlichen parallel
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zu diesem verläuft. Der Schlitz 56 im Bügel 42 ist gerade
groß genug, um den mittleren Teil 54 der Feder 38 einsetzen
zu können. Innerhalb der Einbuchtung des äußeren Endes 40 befindet
sich eine erstarrte, elastisch nachgiebige Masse 60 beispielsweise die von der Firma Dow Corning unter der Bezeichnung
Silastic 732 RTV auf den Markt gebrachte Kleb- und Dichtmasse mit einem Teil Silicongummi. Die Masse 60 wirkt
einer Radialbewegung des äußeren Endes 40 gegenüber dem Bügel 42 entgegen und hält das äußere Ende 40 nachgiebig in einer
Neutralstellung fest. Bei der Montage wird der Bügel 42 zunächst
mit der Deckplatte des Gehäuseteils 12 verschweißt. Dann wird der Ventilschaft 30 in die Deckplatte eingesetzt.
Das innere Ende 36 der Spiralfeder 38 wird am Ventilschaft 30
festgelegt. Der mittlere Teil 54 des äußeren Endes 40 wird in
den Schlitz 56 des Bügels 42 eingebracht. Der mittlere Teil muß einen ausreichend langen, geraden Abschnitt aufweisen, um
für Spiel sowohl zwischen dem inneren als auch dem äußeren Teil
52 bzw. 58 und dem Bügel 42 zu sorgen; auf diese Weise kann mit geeigneten Toleranzen für die Spiralfeder und den Bügel gearbeitet
werden; außerdem ist dann ausreichend Raum vorhanden, um Vibrationen der Spiralfeder absorbieren zu können. Die nachgiebige
Masse 60 wird dann in flüssiger Form in die Einbuchtung eingebracht; man läßt sie dort erstarren. Auf diese Weise ist
gewährleistet, daß die Spiralfeder 38 gegenüber dem Bügel 42 und dem Ventilschaft 30 in der richtigen Lage festgelegt ist;
dies geschieht ohne daß es zu einer unnötigen Radialbelastung
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des Ventilschaftes kommt. Nach dem Verfestigen des nachgiebigen
Materials wird das äußere Ende 40 durch die elastische Masse 60 an einer Bewegung gehindert. Die Ventilplatte 16
wird dann mit Bezug auf den Ventilarm 34 fixiert und mit der
Deckplatte verschweißt.
Fig. 7 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, wobei entsprechende
Teile mit Bezugszeichen versehen sind, die um 100 größer als die betreffenden Bezugszeichen in den Fig. 1
bis 6 sind. Das äußere Ende 14O ist im Anschluß an die Einbuchtung
in Form eines Teils 162 radial zurück in Richtung
auf die Spiralfeder gebogen, wodurch eine Schleife gebildet wird. Diese abgewandelte Ausführungsform sorgt für eine bessere
Umschließung der flüssigen Verbindung während der Montage;
außerdem trägt diese Gestaltung zur Halterung der elastischen
erstarrten Masse 160 während des Betriebes bei, weil die Masse
im wesentlichen eingeschlossen ist.
Befriedigende Ergebnisse wurden mit beiden veranschaulichten
Ausführungsformen erzielt. Es ist jedoch extrem wichtig, die Radialbewegung des äußeren Endes 40 nicht übermäßig stark einzuschränken.
Bei Verwendung der Silastic Kleb- und Dichtmasse und einem Spiel von 1,0 bis 1 ,3 mm zwischen den Windungen der
Feder 38 sollten ungefähr 2,0 bis 2,5 mm Raum zwischen den
Teilen 52 und 58 sowie dem Bügel 42 vorgesehen sein. Die Masse 60 oder 160 muß ferner der Wärme des Antriebs 10 widerstehen
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können.
Die Silasticmasse kann über ausgedehnte Zeiträume hinweg bei
Temperaturen bis zu 232° C verwendet werden. Nach einer Erstarrung von 72 h hat diese Masse eine ASTM D 676-Durometer
Härte (Shore A) von 25 bei einer Zugfestigkeit von 1,9 N/mm und einer Dehnung von 450 %, gemessen nach ASTM D 412. Der
Volumenwärmeausdehnungskoeffizient der Masse von O bis 100 C
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beträgt 9,3 χ 10 .Es versteht sich, daß auch mit anderen Massen gearbeitet werden kann. Die wichtigsten Eigenschaften einer derartigen Masse sind, daß sie die in der Umgebung des Antriebes auftretenden Temperaturen (-40° C bis 205° C) aushält, für das geeignete Maß an Elastizität oder Nachgiebigkeit sorgt, den physikalischen Umgebungsbedingungen (Öl, Fett, Schmutz und dergl.) standhält sowie an der Feder und dem Bügel anhaftet.
beträgt 9,3 χ 10 .Es versteht sich, daß auch mit anderen Massen gearbeitet werden kann. Die wichtigsten Eigenschaften einer derartigen Masse sind, daß sie die in der Umgebung des Antriebes auftretenden Temperaturen (-40° C bis 205° C) aushält, für das geeignete Maß an Elastizität oder Nachgiebigkeit sorgt, den physikalischen Umgebungsbedingungen (Öl, Fett, Schmutz und dergl.) standhält sowie an der Feder und dem Bügel anhaftet.
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Claims (12)
- AnsprücheTemperaturabhängig arbeitender Viskositätsantrieb, gekennzeichnet durch:A. ein um eine Achse drehbares und einen Hohlraum (14) bildendes Gehäuseteil (12);B. eine den Hohlraum in eine Arbeitskammer (18) und eine Speicherkammer (20) unterteilende Ventilplatte (16);C. ein innerhalb der Arbeitskammer sitzendes und um die Achse drehbares Kupplungsteil (26);D. eine an einem der Teile (12, 26) befestigte und an dem anderen Teil für eine Relativbewegung abgestützte Antriebswelle (22) zum Drehen dieses einen Teils um die Achse;E. ein in dem Hohlraum befindliches viskoses Scherfluid;F. eine die Fluidverbindung zwischen der Speicherkammer und der Arbeitskammer steuernde Ventilanordnung (16);809842/0767FERNSPRECHER: 089/6012039 ■ KABEL: ELECTRICPATENT MÜNCHEN281U69G. Einen an dem Antrieb befestigten Bügel (42, 142) mit einem Schlitz (56, 156);H. eine die Ventilanordnung (16, 30, 34) steuernde, temperaturabhängig ansprechende Einrichtung mit einer Bimetall-Spiralfeder (38) , deren inneres Ende (36) an der Ventilanordnung angebracht ist und deren äußeres Ende (40, 140) in dem Schlitz sitzt; undI. eine dem äußeren Ende zugeordnete Anordnung (60, 160) zur nachgiebigen Einschränkung der Radial- und Umfangsbewegung des äußeren Endes gegenüber dem Bügel.
- 2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßJ. die Ventilanordnung (16, 30, 34) einen mit der Achse ausgerichteten, durch das Gehäuseteil (12) hindurch vorstehenden Ventilschaft (30) aufweist;K. das innere Ende (36) der Feder (38) an dem Ventilschaft angebracht ist;L. das äußere Ende (40, 140) der Feder mit einer Einbuchtung versehen ist, deren mittlerer Teil (54, 154) in dem Schlitz (56, 156) sitzt; und809842/076728U469M. als Anordnung zur nachgiebigen Einschränkung der äußeren Bügelendenbewegung eine feste elastische Masse (6O1 160) vorgesehen ist, die einen Teil des Bügels (42, 142) umschließt und die Einbuchtung ausfüllt.
- 3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Ende (14O) zu einer Schleife geformt ist.
- 4. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daßJ. die Spiralfeder (38) mit einer Folge von Windungen mit einem gegenseitigen Abstand von etwa X Einheiten versehen ist; undK. die Einbuchtung einen in einem Abstand von etwa 2X Einheiten von dem Bügel (42, 142) und im wesentlichen parallel dazu verlaufenden inneren Teil (52, 152) sowie einen in einem Abstand von etwa 2X Einheiten von dem Bügel und im wesentlichen parallel dazu verlaufenden äußeren Teil (58, 158) aufweist.
- 5. Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daßL. an dem äußeren Teil (158) der Einbuchtung der Feder(38) ein in Richtung auf die Feder unter Bildung einer einen Teil des Bügels (142) im wesentlichen umschließen-809842/076728UA69den Schleife vorspringender weiterer Teil (162) angebracht ist; undM. die Masse (16O) die Schleife im wesentlichen ausfüllt.
- 6. Antrieb nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe X Einheiten im wesentlichen gleich 1,0 bis 1,3 mm ist.
- 7. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßJ. die Antriebswelle (22) an dem Kupplungsteil (26) befestigt ist;K. der Bügel (42, 142) an dem Gehäuseteil (12) angebracht ist und im wesentlichen symmetrisch zu der Achse liegt;L. die Ventilanordnung (16, 30, 34) einen mit der Achse ausgerichteten, durch das Gehäuseteil (12) und den Bügel hindurch vorstehenden Ventilschaft (3O) aufweist; undM. das innere Ende (36) der Feder (38) an dem Ventilschaft angebracht ist.809842/076728U469
- 8. Antrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daßN. das äußere Ende (40, 140) der Feder (38) mit einer Einbuchtung versehen ist, deren mittlerer Teil (54, 154) in dem Schlitz (56, 156) sitzt; und0. als Anordnung zur nachgiebigen Einschränkung der äußeren Bügelendenbewegung eine feste elastische Masse (60, 16O) vorgesehen ist, die einen Teil des Bügels (42, 142) umschließt.
- 9. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßJ. die Antriebswelle (22) an dem Kupplungsteil (26) befestigt ist;K. der Bügel (42, 142) an dem Gehäuseteil (12) angebracht ist und im wesentlichen symmetrisch zu der Achse liegt;L. die Ventilanordnung (16, 30, 34) eine radial mit Bezug auf die Aches in der Ventilplatte (16) ausgebildete Öffnung (48, 50), einen mit der Achse ausgerichteten, durch das Gehäuseteil und den Bügel hindurch vorstehenden Ventilschaft (30), dessen inneres Ende in der Speicherkammer (20) liegt und dessen äußeres809842/0767281U69Ende außerhalb des Hohlraums (14) sitzt, sowie einen Ventilarm (34) aufweist, der an dem inneren Ende des Ventilschafts befestigt und mit einem Teil versehen ist, mittels dessen die Öffnung in der Ventilplatte abdeckbar ist;M. das innere Ende (36) der Feder (38) an dem äußeren Ende des Ventilschafts angebracht ist;N. das äußere Ende (40, 140) der Feder mit einer Einbuchtung versehen ist, die einen in dem Schlitz (56, 156) sitzenden, im wesentlichen geraden mittleren Teil (54, 154) sowie innere und äußere Teile (52, 58, 152, 158) aufweist, die in Abstand von dem Bügel (42, 142) liegen; undO. als Anordnung zur nachgiebigen Einschränkung der äußeren Bügelendenbewegung eine feste elastische Masse (60, 16o) vorgesehen ist, die die Einbuchtung ausfüllt und einen Teil des Bügels umschließt.
- 10. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßJ. das äußere Ende (40, 140) der Feder (38) einen im wesentlichen parallel zu und in Abstand von dem Bügel (42, 142) verlaufenden inneren Teil (52, 152) und einen im wesentlichen parallel zu und in Abstand von809842/076728U469dem Bügel verlaufenden äußeren Teil (58, 158) aufweist; undK. als Anordnung zur nachgiebigen Einschränkung der äußeren Bügelendenbewegung eine feste elastische Masse (6O, 1 60) vorgesehen ist, die zwischen dem inneren Teil und dem Bügel sowie zwischen dem äußeren Teil und dem Bügel angeordnet ist.
- 11. Antrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Ende (40, 140) einen den inneren und den äußeren Teil (52, 58, 152, 158) verbindenden, im wesentlichen geraden Teil (54, 154) aufweist, der in dem Schlitz (56, 156) sitzt.und eine die Schlitzbreite übertreffende Länge hat.
- 12. Verfahren zur Montage eines temperaturabhängig arbeitenden Viskositätslüfterantriebs mit einer Bimetall-Spiralfeder, die ein inneres Ende und ein zu einer Einbuchtung mit einem mittleren Teil geformtes äußeres Ende aufweist, einem auf einer Antriebswelle zwecks Drehung um die Antriebswellenachse gelagerten Gehäuseteil, einem an der Deckplatte des Gehäuseteils befestigten, zu der Achse im wesentlichen symmetrisch liegenden Bügel , der einen Schlitz aufweist, und einem mit der Achse ausgerichteten Ventilschaft, der durch die Deckplatte und den Bügel hindurch vorsteht und mit. einem Schlitz versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß809842/076728UA69A. der Bügel απ der Deckplatte befestigt wird;B. der Ventilschaft in die Deckplatte eingebracht wird und dann in beliebiger ReihenfolgeC. das innere Ende der Feder in den Schlitz des Ventilschafts eingesetzt wird undD. der mittlere Teil der Einbuchtung in den Schlitz des Bügels eingesetzt wird; worauf in beliebiger ReihenfolgeE. der Ventilschaft an dem inneren Ende festgelegt wird, undF. eine flüssige Verbindung, die zu einer festen elastischen Masse erstarrt, in der Einbuchtung und um den Bügel herum angeordnet wird; woraufG. man die flüssige Verbindung erstarren läßt.809842/0767
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