WO2002062496A1 - Vorrichtung zum regeln des luftvolumenstroms für einen laborabzug - Google Patents

Vorrichtung zum regeln des luftvolumenstroms für einen laborabzug Download PDF

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WO2002062496A1
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Konrad Kreuzer
Frank Barth
Horst Esch
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Waldner Laboreinrichtungen Gmbh & Co. Kg
Bayer Ag
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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    • G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
    • G05D7/0617—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
    • G05D7/0629—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means
    • G05D7/0635—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B15/00—Preventing escape of dirt or fumes from the area where they are produced; Collecting or removing dirt or fumes from that area
    • B08B15/02—Preventing escape of dirt or fumes from the area where they are produced; Collecting or removing dirt or fumes from that area using chambers or hoods covering the area
    • B08B15/023—Fume cabinets or cupboards, e.g. for laboratories
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
    • G01F1/36—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction

Definitions

  • the invention relates to a device for regulating the air volume flow for a fume cupboard.
  • DE 19528780 AI already describes a measuring device for measuring the air volume flow in a fume cupboard. ben, through which the amount of air flowing through the fume hood can be measured very precisely.
  • This measuring device comprises a housing which can be placed on the fume cupboard and is provided with inflow devices which can be connected to the interior of the fume cupboard and with outflow devices which can be connected to an exhaust system.
  • the interior of the housing is divided by a partition into an outlet-side part and an outlet-side part, which are connected to one another via an air deflection area.
  • a pipe is provided in the downstream part of the housing interior, in which a measuring orifice for measuring the air volume flow is arranged.
  • This known device is used exclusively for measuring the air volume flow, without there being any possibility of regulating the air volume flow.
  • the air flow is deflected several times within the housing, namely from the part on the discharge side into the part on the outflow side, from this part into the pipeline and from the pipeline in turn into the outflow channel, which results in a very high pressure loss.
  • the object on which the invention is based is to provide a device for regulating the air volume flow To create a fume cupboard that can not only measure and monitor the air volume flow irrespective of the fume cupboard type and the fume cupboard and flow arrangement, but also regulate it.
  • the device according to the invention should make it possible in particular to measure and regulate the amount of air flowing through the fume cupboard in the shortest possible way.
  • the air volume flow can be monitored by third parties independently of the installation location and of the extraction location.
  • FIG. 1 is a front view of a trigger with the exemplary embodiment of the device according to the invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the trigger shown in FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of the exemplary embodiment of the device according to the invention
  • Fig. 4 is a front view of the embodiment shown in Fig. 3 and
  • FIG. 5 shows a cross-sectional view of the exemplary embodiment of the device according to the invention in more detail.
  • a conventional fume cupboard 1 has a sliding window 4, through the column of which air flows into the interior of the fume cupboard 1. This air usually flows through various slots 5 from the work space of the fume cupboard 1 into an intermediate collecting space or a vacuum chamber 3 inside the fume cupboard 1.
  • This device comprises a rectangular box-like housing 6, which is connected to the vacuum chamber 3 of the fume cupboard 1 via one or more connection points 7.
  • connection points 7 are one or more tubes or also slot-like connecting channels.
  • the device is provided with air deflection devices and an outflow channel 8, through which the air flows from the device into an on-site exhaust air system and is discharged.
  • the inflow devices of the housing 6 can be designed variable depending on the design of the fume cupboard 1.
  • a laboratory fume cupboard is often provided with a round connecting piece 9 which can be connected directly to the housing 6.
  • Other fume cupboards have two intake ports 10 and 11 which, like the port 9, can be inserted into the housing 6. It is also possible to provide rectangular slots in the housing 6 instead of round openings.
  • the housing 6 is usually provided with a round nozzle 8 as an outflow device, via which the housing 6 can be vented.
  • This nozzle can also be rectangular.
  • the outflow device can also be located at another location, i.e. not from above, but for example to the right out of the housing 6.
  • a rectangular outlet connection 13 is provided. It is also possible to provide a front outlet through a rectangular connector 14 or 15 or to the rear of the housing 6.
  • the device can therefore be equipped with various inflow devices in order to adapt it to special fume cupboards and can furthermore be vented in various ways upwards, forwards, backwards or to the right.
  • the box-shaped housing 6 is divided into two parts by a single partition 17, namely a suction and calming chamber 16 and an upper chamber 19, which have an air deflection area 18 are interconnected.
  • a rectangular measuring aperture 20 is provided, which is arranged between the partition 17 and the inner surface of the upper wall of the housing 6 and consists of a rectangular component. The measurement of the air volume flow takes place at this measuring orifice 20.
  • a rectangular control flap 21 is provided in the upper chamber 19 for regulating the air volume flow. This rectangular flap is also attached between the inner surface of the upper wall of the housing 6 and the partition 17.
  • a pressure sensor 29 is arranged in such a way that it measures the differential pressure 28 in front of the measuring orifice 21 and the differential pressure 22 behind the measuring orifice 21 and forms the differential pressure across the measuring orifice 20 therefrom. From this, the air volume flow can be determined exactly.
  • An effective pressure 24 can be formed from the combination of the effective pressures 22 and 23. This combined measurement of differential pressure at consecutively arranged measuring points in the flow channel allows the air volume flow to be determined over a considerably wider measuring range.
  • the design can be such that a further measuring orifice 25 is provided in the direction of flow at the same height and a neutral measurement is carried out at points 26 and 27, for example with the help of hoses connected there Air volume flow of the fume cupboard can be recorded and checked independently of the inflow and outflow conditions.
  • An actuator can be provided for actuating the control flap 21 on the device.
  • the control device can be connected to sensors, not shown, which are attached to the sliding windows 31 of the fume cupboard.
  • the air volume flow ie the amount of air
  • the additional measuring point 25 is used to monitor the control. This can be checked regularly using the known method according to DE 19600299 AI, but the function of the device can also be checked at any time by measuring at the additional measuring point 25.
  • the device is designed so that it takes up most of the width of the trigger. It can therefore be placed directly on the fume cupboard 1 without the need for additional air collection channels.
  • the required collecting channels are integrated in the device.
  • the path 32 between the deflection edge on the separating base 17 and the measuring orifice 20 is so long that a sufficient flow against the measuring orifice 20 or the orifices 20, 25 is achieved. If the path between the measuring orifice 20 and the control flap 21 is long enough, excellent flow paths result and measured values can be obtained with high accuracy.
  • An inspection opening is provided in the front area 34 of the device, through which the measuring points of the pressure sensors and the control flap can be monitored at any time.
  • the device has no direct sound radiation into the interior of the fume cupboard, since the air is deflected.
  • the device therefore also works as insertion damping with a sound-absorbing effect.

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Abstract

Vorrichtung zum Regeln des Luftvolumenstroms für einen Laborabzug (1) mit einem rechteckigen Gehäuse (6), das am Laborabzug angeordnet werden kann und mit Einströmeinrichtungen (9, 10, 11), die mit dem Innenraum des Laborabzugs verbindbar sind, und mit Abströmeinrichtungen (8, 12, 13) versehen ist, die mit einem Abluftsystem verbindbar sind, wobei der Innenraum des Gehäuses (6) durch eine Trennwand (17) in zwei Teile, nämlich in einen abzugseitigen Beruhigungsteil (16) und einen abströmseitigen Mess- und Regelteil (19), unterteilt ist, die durch einen Luftumlenkungsbereich (18) miteinander verbunden sind, und im Mess- und Regelteil wenigstens eine rechteckige Messblende (20, 25) mit druckmesseinrichtungen (22, 23, 24, 28, 29) und eine rechteckige Regelklappe (21) in Strömungsrichtung im Abstand hintereinander zwischen einer Gehäusewand und der Trennwand (17) angeordnet sind.

Description

Vorrichtung zum Regeln des Luftvolumenstroms für einen Laborabzug
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln des Luftvolumenstroms für einen Laborabzug.
Bei Laborabzügen sind vom Gesetzgeber geforderte Luft- volumenströme genau einzuhalten. Aufgrund der Platzverhältnisse ist es aber nahezu unmöglich, die Luftvolumenströme genau zu messen und anzuzeigen, da die Strömungsverhältnisse vor und innerhalb des Abzuges gestört sind und nach dem Einbau eines Abzugs aufgrund der baulichen Situation kaum Platz zur Ausbildung einer nutzbaren Meßstrecke bleibt. Die Messung und Regelung der vom Gesetzgeber geforderten Luftvolumenströme ist beim Einsatz von Abzügen daher sehr problematisch.
In der DE 19528780 AI ist bereits eine Meßvorrichtung zum Messen des Luftvolumenstromes in einem Abzug beschrie- ben, über die die Luftmenge sehr genau gemessen werden kann, die durch den Abzug strömt . Diese Meßvorrichtung umfaßt ein Gehäuse, das auf den Abzug aufsetzbar ist und mit Einströmeinrichtungen, die mit dem Innenraum des Abzuges verbindbar sind, und mit Abströmeinrichtungen versehen ist, die mit einem Abluftsystem verbindbar sind. Der Gehäuseinnenraum ist durch eine Trennwand in einen abzugseitigen Teil und einen abströmseitigen Teil unterteilt, die über einen Luftumlenkbereich miteinander verbunden sind. Im abströmseitigen Teil des Gehäuseinnenraums ist eine Rohrleitung vorgesehen, in der eine Meßblende zum Messen des Luftvolumenstroms angeordnet ist.
Diese bekannte Vorrichtung dient ausschließlich zur Messung des Luftvolumenstroms, ohne daß eine Möglichkeit gegeben wäre, den Luftvolumenstrom zu regeln. Der Luftström wird innerhalb des Gehäuses mehrfach, nämlich vom abzugseitigen Teil in den abströmseitigen Teil, von diesem in die Rohrleitung und von der Rohrleitung wiederum in den Abströmkanal umgelenkt, wodurch sich ein sehr hoher Druckverlust ergibt .
Aus der DE 19545948 AI ist eine Vorrichtung zum Messen und Regeln des Luftvolumenstroms in einem Abzug bekannt, die jedoch den Nachteil hat, daß vor dem Regler dieser Vorrichtung eine Beruhigungsstrecke benötigt wird, was die Vorrichtung platzraubend macht.
Aus der DE 19600291 AI ist weiterhin eine Vorrichtung zum Messen der Druckdifferenz eines Gasstromes bekannt, bei der zwischen zwei verschiedenen Meßverfahren über Vergleichsmessungen umgeschaltet werden kann, so daß sich hierdurch die Meßverfahren gegenseitig überwachen können. Dabei wird allerdings zwischen der Messung eines statischen Drukes und einer Wirkdruckmessung umgeschaltet, was den Nachteil hat, daß die Messung des statischen Druckes vom Einbauort des Abzuges, von der Schiebefensterstellung und ähnlichen Parametern abhängig ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung zum Regeln des Luftvolumenstroms für einen Laborabzug zu schaffen, die den Luftvolumenstrom unabhängig vom Abzugstyp und von den Abzugsan- und abströ- mungsanordnungen nicht nur messen und überwachen sondern auch regeln kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll es insbesondere ermöglichen, die durch den Abzug strömende Luftmenge auf kürzestem Wege zu messen und zu regeln.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale gelöst, die im Patentanspruch 1 angegeben sind.
Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 7.
Wenn insbesondere eine weitere Meßstelle für den Luft- volumenstrom vorgesehen ist, kann eine vom Einbauort und vom Abzugsort unabhängige Überwachung des Luftvolumenstroms durch Dritte erfolgen.
Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 eine Vorderansicht eines Abzuges mit dem Aus- führungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 eine Querschnittsansicht des in Fig. 1 dargestellten Abzugs,
Fig. 3 eine Querschnittsansicht des Ausführungsbei- spiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 4 eine Vorderansicht des in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels und
Fig. 5 eine Querschnittsansicht des Ausführungsbei- spiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung mehr im einzelnen.
Wie es in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, weist ein üblicher Laborabzug 1 ein Schiebefenster 4 auf, über dessen Spalte Luft in den Innenraum des Laborabzugs 1 strömt . Diese Luft strömt üblicherweise über verschiedene Schlitze 5 vom Arbeitsraum des Laborabzugs 1 in einen Zwischensammelraum oder eine Unterdruckkammer 3 im Inneren des Laborabzugs 1.
Auf dem Laborabzug 1 sitzt eine Vorrichtung zum Regeln des Luftvolumenstroms, der durch den Laborabzug 1 strömt. Diese Vorrichtung umfaßt ein rechteckiges kastenartiges Gehäuse 6, das über eine oder mehrere Verbindungsstellen 7 mit der Unterdruckkammer 3 des Laborabzugs 1 verbunden ist. Je nach Konstruktionsart des Laborabzuges 1 handelt es sich bei den Verbindungsstellen 7 um ein Rohr oder mehrere Rohre oder auch schlitzartige Verbindungskanäle. Die Vorrichtung ist mit Luftumlenkungseinrichtungen und einem Abströmkanal 8 versehen, durch den die Luft aus der Vorrichtung in ein bauseitiges AbluftSystem strömt und abgeleitet wird.
• Die Einströmeinrichtungen des Gehäuses 6 können je nach Ausbildung des Laborabzuges 1 variabel gestaltet sein. Ein Laborabzug ist oftmals mit einem runden Anschlußstutzen 9 versehen, der direkt mit dem Gehäuse 6 verbunden werden kann. Andere Laborabzüge weisen zwei Ansaugstutzen 10 und 11 auf, die wie der Stutzen 9 in das Gehäuse 6 eingeführt werden können. Es ist auch möglich, anstelle von runden Öffnungen rechteckige Schlitze im Gehäuse 6 vorzusehen.
Das Gehäuse 6 ist üblicherweise mit einem runden Stutzen 8 als Abströmeinrichtung versehen, über den das Gehäuse 6 entlüftet werden kann. Dieser Stutzen kann aber auch rechteckig ausgeführt sein. Erforderlichenfalls kann die Abströmeinrichtung auch an einer anderen Stelle, d.h. nicht von oben, sondern beispielsweise nach rechts aus dem Gehäuse 6 herausgeführt werden. In diesem Fall ist ein rechteckiger Abgangsstutzen 13 vorgesehen. Es ist gleichfalls möglich, einen Abgang nach vorne durch einen Rechteckstutzen 14 oder 15 oder nach hinten aus dem Gehäuse 6 vorzusehen. Die Vorrichtung kann daher mit verschiedenen Einströmeinrichtungen ausgestattet werden, um sie an spezielle Laborabzüge anzupassen und kann weiterhin in verschiedener Weise nach oben, nach vorne, nach hinten oder nach rechts entlüftet sein.
Wie es in den Fig. 3 und 4 und insbesondere in Fig. 5 dargestellt ist, ist das kastenförmige Gehäuse 6 durch einen einzigen Trennboden 17 in zwei Teile, nämlich eine Ansaug- und Beruhigungskammer 16 und eine obere Kammer 19 unterteilt, die über einen Luftumlenkbereich 18 miteinander verbunden sind. In der oberen Kammer 19 ist eine rechteckige Meßblende 20 vorgesehen, die zwischen dem Trennboden 17 und der Innenfläche der oberen Wand des Gehäuses 6 angeordnet ist und aus einem rechtwinkligen Bauelement besteht. Die Messung des Luftvolumenstromes erfolgt an dieser Meßblende 20. Hinter der Meßblende 20 ist in der oberen Kammer 19 eine rechteckige Regelklappe 21 zum Regeln des Luftvolumenstroms vorgesehen. Diese rechtwinklig ausgebildete Regelklappe ist gleichfalls zwischen der Innenfläche der oberen Wand des Gehäuses 6 und dem Trennboden 17 angebracht. Ein Drucksensor 29 ist so angeordnet, daß er den Wirkdruck 28 vor der Meßblende 21 und den Wirkdruck 22 hinter der Meßblende 21 mißt und daraus die Wirkdruckdifferenz über der Meßblende 20 bildet. Daraus kann der Luftvolumenstrom exakt ermittelt werden.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 5 dargestellt ist, wird zusätzlich der Wirkdruck hinter der Regelklappe 21, d.h. an einer Stelle 23, gemessen. Aus der Kombination der Wirkdrücke 22 und 23 kann ein Wirkdruck 24 gebildet werden. Diese kombinierte Messung von Wirkdruckdifferenzen an hintereinander im Strömungskanal angeordneten Meßstellen erlaubt eine Bestimmung des Luftvolumenstroms über einen erheblich breiteren Meßbereich.
Wie es weiterhin in Fig. 5 dargestellt ist, kann die Ausbildung derart sein, daß in Strömungsrichtung auf derselben Höhe eine weitere Meßblende 25 vorgesehen ist und an Stellen 26 und 27, beispielsweise mit Hilfe von dort angeschlossenen Schläuchen, eine neutrale Messung erfolgt, die den Luftvolumenstrom des Abzugs unabhängig von den An- und Abströmverhältnissen erfassen und überprüfen kann.
Ein Stellantrieb kann zum Betätigen der Regelklappe 21 auf der Vorrichtung vorgesehen sein.
Die RegelVorrichtung kann mit nicht dargestellten Sensoren verbunden sein, die an den Schiebefenstern 31 des Abzugs angebracht sind.
Mittels der oben beschriebenen Vorrichtung kann der Luftvolumenstrom, d.h. die Luftmenge, gemessen werden und konstant einreguliert oder über die Sensoren 31 an den Schiebefenstern in Abhängigkeit von der Schiebefensterstellung variiert werden. Die zusätzliche Meßstelle 25 dient zur Überwachung der Regelung. Diese kann nach dem bekannten Verfahren gemäß DE 19600299 AI regelmäßig überprüft werden, durch die Messung an der zusätzlichen Meßstelle 25 kann jedoch auch jederzeit die Funktion der Vorrichtung überprüft werden.
Die Vorrichtung ist so ausgebildet, daß sie den größten Teil der Abzugsbreite einnimmt. Sie kann daher direkt auf den Laborabzug 1 aufgesetzt werden, ohne daß weitere Luftsammeikanäle nötig sind. Die erforderlichen Sammelkanäle sind in die Vorrichtung integriert .
Bei einer derartigen Breite der Vorrichtung ist der Weg 32 zwischen der Umlenkkante am Trennboden 17 bis zur Meßblende 20 so lang, daß eine ausreichende Anstromung an der Meßblende 20 bzw. den Meßblenden 20, 25 erzielt wird. Wenn der Weg zwischen der Meßblende 20 und der Regelklappe 21 lang genug ist, ergeben sich ausgezeichnete Anströmstrecken und können Meßwerte mit hoher Genauigkeit erhalten werden. Im vorderen Bereich 34 der Vorrichtung ist eine Revisionsöffnung vorgesehen, durch die die Meßstellen der Drucksensoren sowie die Regelklappe jederzeit überwacht werden können.
Die Vorrichtung hat keine direkte Schallabstrahlung in den Innenraum des Laborabzuges, da die Luft umgelenkt wird. Die Vorrichtung arbeitet daher auch als Einfügungsdämpfung mit schalldämmender Wirkung.
Es ist allerdings möglich, die Innenwände des Gehäuses 6 mit schalldämmenden Matten 35, 36 auszukleiden, wenn der Schallpegel weiter gesenkt werden soll.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Regeln des Luftvolumenstroms für einen Laborabzug, gekennzeichnet durch
- ein rechteckiges Gehäuse (6) , das am Laborabzug angeordnet werden kann und mit Einstrδmeinrichtungen, die mit dem Innenraum des Laborabzugs verbindbar sind, und mit Abströmeinrichtungen (8, 12, 13) versehen ist, die mit einem Abluftsystem verbindbar sind, wobei
- der Innenraum des Gehäuses (6) durch eine Trennwand (17) in zwei Teile, nämlich in einen abzugseitigen Beruhigungsteil und einen abströmseitigen Meß- und Regelteil, unterteilt ist, die durch einen Luftumlenkungsbereich (18) miteinander verbunden sind, und
- im Meß- und Regelteil wenigstens eine rechteckige Meßblende (20, 25) mit Druckmeßeinrichtungen (22, 23, 24, 28, 29) und eine rechteckige Regelklappe (21) in Strömungsrichtung im Abstand hintereinander zwischen einer Gehäusewand und der Trennwand (17) angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Meßblenden (20, 27) vorgesehen sind, die in Strδmungsrichtung auf der gleichen Höhe im Meß- und Regel- teil angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, die Druckmeßeinrichtungen (22, 23, 24, 28, 29) so ausgebildet sind, daß sie den Wirkdruck vor der wenigstens einen Meßblende (20) , hinter der wenigstens einen Meßblende (20) und hinter der Regelklappe (21) erfassen und die Wirkdruckdifferenzen über der Regelklappe (21) bilden.
4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine schalldämmende Auskleidung im Gehäuse (6) .
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü- ehe, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Meßblende (20) und die Regelklappe (21) so angeordnet sind, daß zwischen dem Umlenkungsbereich und der wenigstens einen Meßblende (20) und zwischen der wenigstens einen Meßblende (20) und der Regelklappe (21) Beruhigungsstrecken gebildet sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine in der Vorderseite des Gehäuses (6) ausgebildete Wartungsöffnung (34) .
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (6) eine Tiefe hat, die größer als seine Höhe ist.
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