EP0750444B2 - Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsheizkörpers und Strahlungsheizkörper - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsheizkörpers und Strahlungsheizkörper Download PDFInfo
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Definitions
- the invention relates to a radiant heater with a carrier shell and an insulating layer inserted therein, on which a heating element is attached.
- a radiant heating unit for glass-ceramic electric cooking appliances has become known in which lie in a carrier shell one or more insulating layers of non or weakly compacted bulk material. On these layers, a plate of fibrous insulating material is laid on which are fixed by embedding in the wet state heating coils. The plate is held down by a peripheral edge.
- the attachment of the heating element is made in an ideal way, however, a two-layer structure needed.
- a radiant heater has become known in which a pourable insulating material is filled in a carrier shell and compacted with a stamp, so that a surface is formed, are stapled to the heating coils by means of wire staples.
- the surface does not need to be flat.
- a radiant heater according to the first part of claim 1 is known from DE-U-9 419 922.
- the surface of the lower layer and the lower surface of the upper layer are each arched away from each other.
- a multilayer insulation structure is not only expensive, but at least inferior to a single-layer structure with regard to its insulating effect, if one of the layers consists of less good heat-insulating material. Therefore, the aim is to get along as possible with a layer of highly insulating material. It is pourable insulating material, which is pressed to cohesion accordingly.
- the object of the invention is to provide a radiant heater, which allows a simple and uniform embedding of the heat conductor with ease of manufacture and high efficiency of the insulation.
- a radiant heater according to claim 1 The preparation of the entire insulation of pourable high temperature resistant thermal insulation material as a prefabricated tablet allows the production in a size and shape accurately sized form, in particular it can be ensured that after the compression of the insulating material, the surface of the tablet is flat. In this flat surface, the heating element, which are received in an otherwise flat punch In grooves, from which they protrude with their mounting feet, so press that the feet are pressed equally deep into the surface and, accordingly, the protruding part always is equally wide if this is intended.
- the support tray made as a sheet metal plate usually had a naturally convex bottom.
- the insulation also bulged upwards due to radial compressive stress. If the fixing feet were pressed into this upwardly curved surface, then either the attachment in the edge region was imperfect or too deep in the middle region, so that the radiating surface of the heating conductor became too small.
- both the production of the thermal insulation molding as well as the attachment of the heating element is preferably carried out in a separate form outside the carrier shell and inserted the thus prepared, equipped with the heating conductor one-piece tablet in the empty sheet metal plate.
- a convex bottom of the tin plate does not interfere, as it creates an additional air-insulating layer.
- the tablet is in one piece and preferably one-layered, but could also be formed as a multilayer pressed.
- a secure and tilt-free attachment is ensured by the fact that the carrier shell has in its edge region a raised relative to the bottom, annular support shoulder on which a possibly corresponding remote edge of the tablet rests.
- the heating conductors may preferably be a thin corrugated band of heating conductor material which is fastened upright on the insulating body by projecting with fastening feet formed on the band which protrude at a distance from one another, but possibly also over the entire heating conductor length go through and / or can be interrupted by perforations are pressed. These are curved according to the corrugation of the band and thus form spade-shaped and shaped by its curvature fastening elements that can be pressed into the finished tablet surface.
- a flowable insulating material 31 is filled into a mold 12 shown in FIGS. 1 and 2 and, if necessary, smoothed for the purpose of comparison.
- the shape has one of the outer shapes of the radiant heater approximately matched shape, but does not have to match exactly. Instead, the mold cavity 33 may deviate from the final shape intended for the product produced therein so that the product finally obtains the desired final shape after being compressed and taking into account all further intermediate steps.
- the insulating material is a silica airgel, which is produced pyrogenically and has a dust-like consistency when not pressed.
- This silica airgel is usually blended with additives such as opacifiers that reduce radiation transmission, binders and / or reinforcing agents to increase mechanical strength, such as fibers.
- additives such as opacifiers that reduce radiation transmission, binders and / or reinforcing agents to increase mechanical strength, such as fibers.
- thermal insulation molding 15 has a flat surface.
- a Schuleiterband 17 is now partially pressed into the surface 18 of the thermal insulation molding 15 by an insertion punch 16.
- the insertion die has 16 grooves 20 in its surface 18 facing surface 19.
- the grooves are arranged according to the desired installation (Macroform) of the heating element, for example, spiral or meandering. They are about as wide as the heating conductor.
- the heating conductor 17 consists of a thin strip of heating conductor material shown in greater detail in FIG.
- the thickness is usually only a few hundredths of a millimeter, e.g. 0.04-0.07 mm, while the height is a few millimeters.
- mounting feet 22 are arranged, which are made with the tape in one piece by appropriate punching or cutting. This e.g. rectangular or trapezoidal limited mounting feet are, like the band, curved in a wave, so that the band has a transverse to its main direction corrugation. The axes of curvature of the waves are thus perpendicular to the surface 18, 19.
- the Schuleiterb sections 17 are held in the grooves 20 by appropriate design and resilient system or by introduced into the insert magnets, so that the mounting feet 22 protrude out of the grooves 20 on the lower surface 19 of the insert 16.
- the insertion punch is pressed against the flat surface 18 of the tablet 15, and that until the mounting feet 22 have penetrated into the pre-compressed material.
- the surface 19 of the insertion punch limits the punch movement, which however can also be adequately intercepted by a controller. This can be done a certain Nachverpressung, but this is not absolutely necessary.
- the punch 16 is raised while the heat conductors 17 remain on the tablet 15. This can be facilitated by e.g. a holding the heating element holding solenoid is turned off.
- This sheet-metal tray has the shape of a flat shell with a relative to the bottom 24 slightly raised edge 25, to which the vertically projecting outer edge 26 connects.
- the tablet 15 has a base formed in accordance with this shape, namely a recessed bottom portion 27, and a contrast edge section 28 which rests on the support shoulder 25 when the tablet 15 is inserted.
- the heat-insulating molding subsequent to the flat surface 18 may form an upstanding edge in the outer region, which internally insulates the outer edge 26 of the sheet metal carrier shell 23
- a separate annular rim 30 made of a mechanically somewhat stronger and likewise highly heat-resistant insulating material. Material, for example of ceramic fibers or vermiculite insert, which projects slightly above the sheet-metal outer edge 26 and rests with its upper side to the underside of a glass ceramic plate 29, which forms the cooking surface.
- This edge 30 then also serves as a backup of the heat-insulating molding in the carrier shell and prevents, for example in transport lifting.
- the heat-molded part 11 is charged only by low compressive forces when the radiant heater 11 is resiliently pressed against the underside of the glass ceramic plate.
- the separate thermal insulation molding 25 may be slightly smaller than the carrier shell, so that even heat, moisture or the like. Conditional expansions do not lead to a strain of the thermal insulation molding.
- the resulting radiant heater is thus characterized by a heating element carrying flat to be designed surface with uniform embedding depth of the heating element, which is independent of the shape of the carrier shell, the bottom 24 could be quite random or deliberately curved to any jump glass effects in the Prevent heating. Due to the single-layer insulation made of highly heat-insulating and high-temperature-resistant material, the insulation is very effective and inexpensive to produce. Due to the low mechanical requirements can be largely dispensed with a reinforcement by fibers.
- the surface 18 of the separate heat-insulating molding 15 is flat in the sense that it corresponds exactly to the desired shape.
- the surface could also consist of two levels offset from each other in height, e.g. Heating conductors of different heights can be used in different areas.
- the flat version of the surface 18, which runs as exactly as possible parallel to the lower edge of the glass ceramic, is preferred, the upper edges of the heating conductors then also lying in a plane lying parallel to the glass ceramic surface.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Strahlungsheizkörpers mit einer Trägerschale und einer darin eingelegten Isolierschicht, auf der ein Heizleiter befestigt ist.
- Aus der DE 27 29 930 A ist eine Strahlungs-Heizeinheit für Glaskeramik-Elektrokochgeräte bekanntgeworden, bei der in einer Trägerschale ein oder mehrere Isolierschichten aus nicht oder schwach verdichtetem Schüttmaterial liegen. Auf diese Schichten wird eine Platte aus faserigem Isoliermaterial gelegt, auf der durch Einbetten im Naßzustand Heizwendeln festgelegt sind. Die Platte wird von einem umlaufenden Rand niedergehalten. Hier ist die Befestigung der Heizleiter in Idealer Weise vorgenommen, jedoch ein zweischichtiger Aufbau nötig.
- Aus der DE 28 06 367 A ist ein Strahlungsheizkörper bekanntgeworden, bei dem ein schüttfähiges Isoliermaterial in eine Trägerschale eingefüllt und mit einem Stempel verdichtet wird, so daß sich eine Oberfläche bildet, auf der Heizwendeln mittels Drahtklammern festgeheftet werden. Die Oberfläche braucht dabei nicht eben zu sein.
- Ein ähnlicher Aufbau mit in tiefen Rillen eingebetteten Heizwendeln ist aus der EP 35 280 B bekanntgeworden, wobei eine untere, dünne Schicht aus schüttfähigem Isoliermaterial direkt in die Trägerschale eingepreßt wird, während darüber eine dickere Schicht aus mit anorganischem Kleber gebundenem Aluminiumsilicat darüberliegt, die somit den Heizleiter "festkleben" kann.
- Ein Strahlungsheizkörper gemäß dem ersten Teil des Anspruchs 1 ist aus DE-U-9 419 922 bekannt.
- Um eine stabile Lage der Isolierschichten zu gewährleisten, sind die Oberfläche der unteren Schicht bzw. die untere Fläche der oberen Schicht jeweils voneinander weggewölbt.
- Ein mehrschichtiger Isolierungsaufbau ist nicht nur aufwendig, sondem auch bezüglich seiner Isolierwirkung einem einschichtigem Aufbau zumindest dann unterlegen, wenn eine der Schichten aus weniger gut wärmedämmendem Material besteht. Deswegen wird angestrebt, möglichst mit einer Schicht aus bestens wärmedämmendem Material auszukommen. Dabei handelt es sich um schüttfähiges Isoliermaterial, das zum Zusammenhalt entsprechend verpreßt wird.
- Aufgabe der Erfindung ist es, einen Strahlungsheizkörper zu schaffen, der bei einfacher Herstellbarkeit und großer Wirksamkeit der Isolierung eine einwandfreie und gleichmäßige Einbettung des Heizleiters ermöglicht.
- Diese Aufgabe wird durch einen Strahlungsheizkörper nach Anspruch 1 gelöst. Die Herstellung der gesamten Isolation aus schüttbarem hochtemperaturbeständigem Wärmedämm-Material als eine vorgefertigte Tablette ermöglicht die Herstellung in einer größen- und formmäßig genau bemessenen Form, wobei vor allem sichergestellt werden kann, daß nach der Verpressung des Isoliermaterials die Oberfläche der Tablette eben ist. In diese ebene Oberfläche lassen sich die Heizleiter, die in einem im übrigen ebenen Stempel In Nuten aufgenommen sind, aus denen sie mit ihren Befestigungsfüßen hervorstehen, so einpressen, daß die Füße jeweils gleich tief in die Oberfläche eingedrückt werden und dementsprechend auch der herausstehende Teil stets gleich breit ist, wenn dies beabsichtigt ist.
- Bei der Einpressung der Isolierschicht unmittelbar in die Trägerschale ließ sich dies nicht verwirklichen. Die als Blechteller hergestellte Trägerschale hatte meist einen von Natur aus konvexen Boden. Hinzu kam, daß die Isolation sich aufgrund radialer Druckspannung auch von sich aus nach oben wölbte. Drückte man in diese nach oben gewölbte Oberfläche die Befestigungsfüße ein, so war entweder die Befestigung im Randbereich unvollkommen oder im Mitteibereich zu tief, so daß die abstrahlende Fläche der Heizleiter zu gering wurde.
- Man konnte auch nicht den Stempel wölben, weil die Wölbung der Wärmedämmschicht unvorhersehbar und ungleichmäßig war und außerdem eine gewölbte Form der die Heizleiter tragenden Oberfläche eine unzulässige Vergrößerung der Bauhöhe des Strahlungsheizkörpers bedeuten würde.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird sowohl die Herstellung des Wärmedämmformkörpers als auch die Anbringung der Heizleiter vorzugsweise in einer separaten Form außerhalb der Trägerschale vorgenommen und die so vorbereitete, mit dem Heizleiter bestückte einstückige Tablette in den leeren Blechteller eingelegt. Dabei stört ein konvexer Boden des Blechtellers keinesfalls, weil dadurch eher eine zusätzliche Luft-Isolierschicht entsteht. Die Tablette ist einstückig und vorzugsweise auch einschichtig, könnte jedoch auch als mehrschichtig verpreßt ausgebildet sein.
- Eine sichere und kippfreie Anbringung ist dadurch sichergestellt, daß die Trägerschale in ihrem Randbereich eine gegenüber dem Boden erhöhte, ringförmige Auflageschulter besitzt, auf der ein ggf. entsprechend abgesetzter Rand der Tablette aufliegt.
- Bei den Heizleitern kann es sich vorzugsweise um ein dünnes gewelltes Band aus Heizleitermaterial handeln, das aufrechtstehend auf dem Isolierkörper befestigt wird, indem es mit an das Band angeformten Befestigungsfüßen, die in Abstand voneinander vorstehen, aber ggf. auch über die ganze Heizleiterlänge durchgehen und/oder durch Lochungen unterbrochen sein können, eingepreßt sind. Diese sind entsprechend der Wellung des Bandes gewölbt und bilden somit spatenförmige und durch ihre Wölbung gestaltfeste Befestigungselemente, die auch in die fertiggestellte Tablettenoberfläche eingedrückt werden können.
- Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1
- eine Form mit einem Stempel für einen ersten Herstellungsschritt,
- Fig. 2
- die Form mit einem Einpreßwerkzeug für einen zweiten Herstellungsschritt,
- Fig. 3
- eine perspektivische Detaildarstellung eines Heizleiterband-Abschnittes und
- Fig. 4
- in schematischer Darstellung wie Fig. 1 und 2, den fertiggestellten Strahlungsheizkörper.
- Zur Herstellung eines Strahlungsheizkörpers 11 (Fig. 4) wird ein schüttbares Isoliermaterial 31 in eine in Fig. 1 und 2 gezeigte Form 12 eingefüllt und ggf. zum Vergleichmäßigen glattgestrichen. Die Form hat eines der Außenformen des Strahlungsheizkörpers etwa angepaßte Gestalt, muß mit dieser jedoch nicht genau übereinstimmen. Die Formausnehmung 33 kann vielmehr von der endgültigen Form, die das darin hergestellte Produkt haben soll, so abweichen, daß das Produkt nach seiner Verpressung und unter Berücksichtigung aller weiteren Zwischenschritte schließlich die gewünschte Endform erhält.
- Bei dem Isoliermaterial handelt es sich um ein Kieselsäure-aerogel, das pyrogen hergestellt ist und im unverpreßten Zustand eine staubförmige Konsistenz hat. Dieses Kieselsäure-aerogel ist normalerweise mit Zusatzstoffen, wie Trübungsmitteln, die die Strahlungsdurchlässigkeit vermindern, Bindemitteln und/oder Verstärkungsmitteln zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit, beispielsweise Fasern, vermischt. Es ist jedoch erwünscht und ein Vorteil der Erfindung, daß das separate Wärmedämm-Formteil faserfrei hergestellt werden kann.
- In die Form kann ein Preßstempel 13 eingefahren werden, der das lose Schüttmaterial so verdichtet, daß eine handhabbare Tablette entsteht, die jedoch nicht soweit verdichtet ist, daß sie ihre guten Wärmedämmeigenschaften verlöre. Außer durch die Gestaltung der Formausnehmung kann auch durch die Gestaltung des Preßstempels, ggf. in Abweichung von der ebenen Form der Preßfläche 14, dafür gesorgt werden, daß das entstehende, im folgenden auch als Tablette bezeichnete, Wärmedämmformteil 15 eine ebene Oberfläche hat.
- In dergleichen Form oderggf. in einer anderen Stützform oder auf einer Unterlage wird jetzt durch einen Einlegestempel 16 ein Heizleiterband 17 in die Oberfläche 18 des Wärmedämm-Formteils 15 teilweise eingedrückt. Dazu hat der Einlegestempel 16 Nuten 20 in seiner der Oberfläche 18 zugewandten Fläche 19. Die Nuten sind entsprechend der gewünschten Verlegung (Macroform) des Heizleiters angeordnet, beispielsweise spiralig oder mäanderförmig. Sie sind etwa so breit wie der Heizleiter.
- Der Heizleiter 17 besteht beim dargestellten Beispiel aus einem in Fig. 3 näher dargestellten dünnen Band aus Heizleitermaterial. Die Dicke liegt meist nur bei wenigen hundertstell Millimetern, z.B. 0,04 - 0,07 mm, während die Höhe einige Millimeter beträgt. An der Unterkante des durchgehenden bandförmigen Bereiches 21 sind Befestigungsfüße 22 angeordnet, die mit dem Band einstückig durch entsprechendes Ausstanzen oder Ausschneiden angefertigt sind. Diese z.B. rechteckig oder trapezförmig begrenzten Befestigungsfüße sind, ebenso wie das Band, wellenartig gekrümmt, so daß das Band eine quer zu seiner Hauptrichtung verlaufende Wellung aufweist. Die Krümmungsachsen der Wellen stehen also senkrecht zur Oberfläche 18, 19.
- Die Heizleiterbänder 17 werden in den Nuten 20 durch entsprechende Bemessung und federnde Anlage oder durch in den Einlegestempel eingebrachte Magnete gehalten, so daß die Befestigungsfüße 22 aus den Nuten 20 heraus über die untere Fläche 19 des Einlegestempels 16 herausstehen. So wird der Einlegestempel gegen die ebene Oberfläche 18 der Tablette 15 gedrückt, und zwar so weit, bis die Befestigungsfüße 22 in das vorverpreßte Material eingedrungen sind. Die Oberfläche 19 des Einlegestempels begrenzt die Stempelbewegung, die jedoch auch durch eine Steuerung entsprechend abgefangen werden kann. Dabei kann eine gewisse Nachverpressung erfolgen, was jedoch nicht zwingend notwendig ist. Dann wird der Stempel 16 hochgefahren, während die Heizleiter 17 an der Tablette 15 bleiben. Dies kann dadurch erleichtert werden, daß z.B. ein die Heizleiter haltender Elektromagnet abgeschaltet wird.
- Danach wird das nunmehr mit dem Heizleiterband fest verbundene Wärmedämmformteil 15 aus der Form oder seiner Halterung entnommen und kann, ggf. nach einer Zwischenlagerung, als vorgefertigtes Teil in eine Blechträgerschale 23 eines Strahlungsheizkörpers eingelegt werden. Diese Blechträgerschale hat die Form einer flachen Schale mit einem gegenüber dem Boden 24 etwas erhöhten Rand 25, an den sich der vertikal hochragende Außenrand 26 anschließt. Die Tablette 15 hat einen entsprechend dieser Gestalt angeformten Boden, nämlich einen vertieften Bodenabschnitt 27, und einen demgegenüber nach oben abgesetzten Randbereich 28, der beim Einlegen der Tablette 15 auf der Auflageschulter 25 aufliegt.
- Obwohl es möglich wäre, bei dem Wärmedämmformteil anschließend an die ebene Oberfläche 18 im Außenbereich einen hochstehenden Rand anzuformen, der den Außenrand 26 der BlechTrägerschale 23 innen isoliert, ist es bevorzugt, einen gesonderten ringförmigen Rand 30 aus einem mechanisch etwas festeren und ebenfalls hochwärmebeständigem Dämm-Material, beispielsweise aus keramischen Fasern oder Vermiculite, einzulegen, der etwas über den Blech-Außenrand 26 hochragt und sich mit seiner Oberseite an die Unterseite einer Glaskeramikplatte 29 anlegt, die die Kochfläche bildet. Dieser Rand 30 dient dann auch gleichzeitig als Sicherung des Wärmedämmformteils in der Trägerschale und verhindert beispielsweise im Transport ein Abheben. Durch die großflächige Niederhaltung und die Tatsache, daß dieser Rand 30 unmittelbar über der Auflageschulter 25 angreift, wird das Wärmeformteil 11 lediglich durch geringe Druckkräfte belastet, wenn der Strahlungsheizkörper 11 federnd an die Unterseite der Glaskeramikplatte angedrückt wird. Im Durchmesser, d.h. in den horizontalen Abmessungen, kann das separate Wärmedämm-formteil 25 etwas kleiner sein als die Trägerschale, so daß auch durch Wärme, Feuchtigkeit oder dgl. bedingte Ausdehnungen nicht zu einer Verspannung des Wärmedämmformteils führen.
- Der entstehende Strahlungsheizkörper zeichnet sich also durch eine die Heizleiter tragende eben zu gestaltende Oberfläche mit gleichförmiger Einbett-Tiefe der Heizleiter aus, wobei dies unabhängig von der Form der Trägerschale ist, deren Boden 24 durchaus zufällig oder bewußt gewölbt sein könnte, um eventuellen Sprungscheibeneffekten bei der Erwärmung vorzubeugen. Durch die einlagige Isolierung aus hochwärmedämmendem und hochtemperaturbeständigem Material ist die Isolierung sehr wirksam und kostengünstig herzustellen. Aufgrund der geringen mechanischen Anforderungen kann weitgehend auf eine Armierung durch Fasern verzichtet werden.
- Die Oberfläche 18 des separaten Wärmedämmformteils 15 ist eben in dem Sinne, daß es der gewünschten Form genau entspricht. Die Oberfläche könnte beispielsweise auch aus zwei höhenmäßig gegeneinander versetzten Ebenen bestehen, wenn z.B. Heizleiter unterschiedlicher Höhe in verschiedenen Bereichen verwendet werden. Bevorzugt ist jedoch die möglichst genau parallel zur Unterkante der Glaskeramik verlaufende ebene Ausführung der Oberfläche 18, wobei dann auch die Oberkanten der Heizleiter in einer zur Glaskeramikfläche parallel liegenden Ebene liegen.
Claims (3)
- Strahlungsheizkörper (11) mit einer Trägerschale (23) und einer darin eingelegten Wärmedämmschicht (15), auf der ein Heizleiter (17) unter Teileinbettung in das Wärmedämm-Material der Wärmedämmschicht befestigt ist, wobei die Wärmedämmschicht (15) aus einer aus dem Wärmedämm-Material in gesonderter Form gepreßten Tablette besteht,
dadurch gekennzeichnet, daß die aus Blechbestehende Trägerschale (23) im Randbereich eine gegenüber ihrem Boden (24) erhöhte Auflageschulter (25) aufweist, auf der die die Wärmedämmschicht (15) bildende Tablette, ggf. mit einem entsprechenden Absatz (28) im wesentlichen nur in ihrem Randbereich (28) direkt aufliegt, während im Bereich des Bodens ein Abstand zwischen dem Boden (27) der Tablette und dem Boden (24) der Trägerschale (23) besteht. - Strahlungsheizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiter (17) ein auf der Oberfläche (18) der Tablette (15) aufrechtstehendes, dünnes, gewelltes Band (21) aus metallischem Widerstandsmaterial ist, das nach unten vorstehende, vorzugsweise entsprechend der Wellung gewölbte Befestigungsfüße (22) aufweist, die in die Wärmedämmschicht (15) eingebettet sind.
- Strahlungsheizkörper nach Ansprüch 1 oder 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (18) der Tablette (15) und/oder die Oberkante des Heizleiters je in einer Ebene liegen, wobei vorzugsweise die Ebenen zueinander parallel sind.
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