CH676503A5

CH676503A5 -

Info

Publication number: CH676503A5
Application number: CH1862/88A
Authority: CH
Inventors: Jacob Ninito; Jacob Baratz; Haim Moshe
Original assignee: Israel State
Priority date: 1988-02-24
Filing date: 1988-05-16
Publication date: 1991-01-31
Also published as: IL85527A0; IL85527A; US4881463A; DE3814419A1

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine elektrische Zündeinrichtung zur Zündung einer Primärladung von Munition. Insbesondere betrifft die Erfindung eine elektrische Zündeinrichtung für Flachschussmunition, etwa für Panzerkanonen.

Allgemein dienen elektrische Zünder für Artille-riemunition zur Zündung einer Primärladung der Munition. Sie weisen ein Metallgehäuse mit einer Initiatorladung auf, die mit einem elektrischen Widerstand versehen ist. Der Widerstand ist elektrisch ständig mit dem einen von zwei Anschlüssen einer Gleichspannungsquelle über das Gehäuse verbunden und weiter elektrisch mit einem Kontaktgeber verbunden, der von dem Gehäuse isoliert ist und mit dem anderen Anschluss der Gleichspannungsquelle verbunden werden kann. Bei Herstellung eines solchen Kontakts wird der elektrische Widerstand erhitzt, wodurch die Initiatorladung gezündet wird, die wiederum die Primärladung, üblicherweise über eine Trägeriadung, zündet.

Bei einem bekannten Verfahren wird die Initiator-tadung gründlich mit einem elektrisch leitenden körnigen Material vermischt, beispielsweise einem Gra-phitpuder oder einem metallischen Puder. Bei einem anderen bekannten Verfahren erstreckt sich ein elektrischer Draht eines solchen Widerstandes durch diese in Berührung mit der Initiatorladung, die bei einem Stromdurchfluss zum Glühen gebracht wird.

Beide bekannte Verfahren haben den Nachteil einer relativ langen Zündzeit bei einer hohen Streuung oder einem suboptimalen Verhältnis zwischen Zündzeit und Sicherheit. Diese Nachteile führen zu erheblichen Nachteilen, insbesondere bei modernen computergesteuerten Waffen.

Um diese Nächteile zu überwinden, wurden elektrische Zünder vorgeschlagen, die mit einem elektrischen Zündelement in Form eines isolierten Trägerkörpers, beispielsweise aus einem keramischen Material, versehen sind, die zwei, über eine Wider-standsbrücke verbundene elektrische Leiter haben. In solchen Elementen sind die Leiter und die Brücke mit dem Trägerkörper verbunden durch bekannte Techniken wie Aufdrucken oder Dünnbe-schichtung.

Im Kampffeld ist elektrische Strahlung in vielfältiger Gestalt, insbesondere aufgrund von Telekommunikation und verschiedenen Arten von Radar, vorhanden. Diese Strahlung führt zu Unfällen, die als Hero (Hazards of Electromagnetic Radiation to Ordnance) bezeichnet werden, in dem die Strahlung die Zünder über die Kontaktgeber zündet, was zu einer Zündung der Munition führt. Es ist bekannt, dass besondere Massnahmen erforderlich sind, um die Bildung von Induktionsströmen in solchen Zündern zu vermeiden. Eine Lösung dieses Problems ist in der DE-OS 3 502 526 beschrieben. Bei diesem Vorschlag wird ein Schaltkreis eines elektrischen Zündelements so ausgedruckt bzw. ausgebildet, dass dies in einer komplizierten Form ist, so dass dieses selbst als ein Hochfrequenzfilter wirkt infolge der eigenen erhöhten Induktanz und Kapazität. Neben der Tatsache, dass die Bildung der verlangten komplizierten Leitermuster in diesen Elementen relativ teuer ist, hat es sich gezeigt, dass diese Zünder für bewaffnete Fahrzeuge nicht verwendbar sind. In solchen Fahrzeugen ist die Spannungsversorgung relativ gering, bei manchen üblichen Zündern werden 2,1 Ampere erforderlich. Anderer* seits sollte wegen der HERO-Unglücke bei 1 Ampere keine Auslösung erfolgen, was zu einem engen Bereich von 1,1 Ampere zwischen FEUER STOP und FEUER FREI führt. Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen zuverlässigen elektrischen Zünder derart zu schaffen, dass der Bereich zwischen den Stromstärken für FEUER STOP und FEUER FREI gering gehalten werden kann, wobei HERO-Unglücke zuverlässig vermieden werden.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Zündeinrichtung zu schaffen, bei der eine Spontanzündung aufgrund einer statischen elektrischen Ladung durch das Bedienungspersonal ausgeschlossen ist.

Ein weiteres Problem in Zusammenhang mit Artilleriemunition mit einer elektrischen Zündeinrichtung dieser Art sind Unglücke, die sich ergeben während einer Schussfolge durch nach hinten gerichtete Verbrennungsgase, während die Munition noch in dem Rohr ist. Diese Gase dringen durch die elektrische Zündeinrichtung über die Räume, die verbleiben infolge der Verbrennung der Initiatorladung und der Trägerladung und zu einer Deformation des Bodenabschnitts des Zünders bis zu einem solchen Ausmass führen, dass dieses das Herausziehen der leeren Patronenhülse und damit auch das Neuladen der Kanone behindert und so zu einer Fehlfunktion des Feuersystems führt. Es ist daher eine weitere Aufgabe der Erfindung, dieses Problem zu lösen und eine elektrische Zündeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, in der rückwärts gerichtete Verbrennungsgase oder Verbrennungspartikel den Bodenabschnitt der Zündeinrichtung nicht erreichen.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe gelöst durch eine elektrische Zündeinrichtung mit einem Körper, der eine Zündladung aufnimmt, die mit einem elektrischen Zündelement, bestehend aus einem isolierten Trägerkörper versehen ist, der zwei elektrische voneinander isolierte und miteinander über eine elektrische Widerstandsbrücke verbundene elektrische Leiter trägt, wobei der zweite Leiter ständig elektrisch mit einer der beiden Anschlüsse einer Gleichspannungsquelle verbunden ist, während der erste Leiter elektrisch mit einem Kontaktgeber verbunden ist, der mit dem anderen der beiden Anschlüsse verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktgeber einen Aluminiumkörper aufweist, dessen Oberfläche teilweise mit einer Aluminiumoxidbeschichtung versehen ist, die als elektrischer Isolator dient, und weiter gekennzeichnet durch ein elektrisches Zwischenkontakt-geberelement, das als Hochfrequenz-Filter ausgebildet ist und einen Stift aufweist, der elektrisch mit dem Kontaktgeber verbunden ist, und einen Block aufweist, der von einem Isolationsblatt aufgenommen wird und elektrisch mit dem elektrischen Zünd-element verbunden ist, wobei der Block einen koni5

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sehen Abschnitt benachbart zu dem Stift aufweist, der fest in einen entsprechend geformten Sitz in dem Körper eingepasst ist, wodurch der konische Abschnitt als Stopper ausgebildet ist, wodurch verhindert wird, dass rückströmende Verbrennungsgase oder -partikel den Bodenabschnitt der Zündeinrichtung erreichen.

Bei der elektrischen Zündeinrichtung nach der Erfindung bildet der Kontaktgeber zusammen mit dem elektrischen Zwischenkontaktgeber einen wirksamen Hochfrequenzfilter, der gegert elektromagnetische Strahlung schützt und weiter eine Kapazität bildet, die verhindert, dass eine Entladung der statischen Elektrizität der Bedienperson die Zündung auslöst. Die Hochfrequenzfilterwirkung des elektrischen Zwischenkontaktgebers basiert auf dem sogenannten «L»-Filtertyp. Die Bestandteile dieses Filters sind eine Induktion (der Stift) und eine Kapazität (der Kern). Bei Hochfrequenzen wirkt der Stift als Induktion aufgrund des sogenannten «Skineffekts», wodurch Strom nur von dem Bereich der Oberfläche, also der «Haut» des Stiftes flies-sen kann. Die Folge dieses Skineffektes ist es, dass der elektrische Zwischenkontaktgeber eine relativ hohe Selbstinduktivität hat.

Wenn gewünscht, kann die Selbstinduktivität des Stiftes durch umgeben mit Ferit erhöht werden.

Die Blockkomponente des elektrischen Zwischenkontaktgebers schafft eine elektrische Kapazität, die weiter zu der Hochfrequenzfilterung durch den Zwischenkontaktgeber beiträgt. Es wurde gezeigt, dass die gesamte Hochfrequenzwirkung des elektrischen Zwischenkontaktgebers so stark ist, dass die elektrische Zündeinrichtung nach der Erfindung geschützt ist vor hochfrequenzinduzierter Zündung, die es ermöglicht, die Zündeinrichtung mit einer geringen Stromtoleranz auszubilden, d.h. einem Bereich zwischen den Stromstärken «FEUER STOP» und «FEUER FREI». Es ist durch die Erfindung möglich, eine elektrische Zündeinrichtung zu schaffen, die den Bedingungen für «FEUER STOP» und «FEUER FREI» bei Panzergeschützen gegeben sind, zu entsprechen, der in einem bestimmten Fall im Bereich von 1,1 Ampere liegen soll.

Es hat sich weiter gezeigt, dass bei der Erfindung der Block des elektrischen Zwischenkontaktgebers als Kondensator wirkt, der eine Entladung der statischen Elektrizität einer an dem Geschütz arbeitenden Person verhindert.

Der konische Abschnitt des Blocks in Verbindung mit dem Blatt dient zum Stoppen nach hinten gerichteter Verbrennungsgase oder heisser Partikel, so dass diese den Bodenabschnitt der Zündeinrichtung nicht erreichen können. Auf diese Weise wird eine Deformation des Bodens vermieden, die das Entladen der leeren Geschosshülse behindern könnte und das Feuersystem beschädigen könnte.

Es hat sich weiter überraschenderweise gezeigt, dass der Aluminiumkontaktgeber mit einer Alumi-niumoxidbeschichtung zu der Fähigkeit des Systems, Hochfrequenz zu filtern, beiträgt. Auch dieses bildet eine Kapazität, die zu dem Schutz gegen eine Spontanzündung infolge einer statischen Entladung durch die Bedienperson beiträgt. Sowohl bezüglich der Hochfrequenzfilterung und der Kondensatoreigenschaft ist der vorgeschlagene Aluminium-Kontaktgeber nach der Erfindung üblichen Kontaktgebern mit einem Metaliblock in einem Isolationsblatt oder eine Isolationshülle überlegen.

Die Erfindung wird jetzt im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine teilweise Schnittdarstellung einer Patrone, die mit einer elektrischen Zündeinrichtung nach der Erfindung versehen ist;

Fig. 2 einen axialen Schnitt durch eine elektrische Zündeinrichtung nach der Erfindung;

Fig. 3 eine Draufsicht auf ein elektrisches Zündelement, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, in einem ver-grösserten Massstab, und

Fig. 4 eine Schnittdarstellung entlang der Linie IV—IV von Fig. 3.

Die Art und Weise, in der eine elektrische Stützeinrichtung in eine runde Artilleriemunition eingesetzt ist, ist in Fig. 1 gezeigt. Eine Patrone 1 ist mit einer Bodenplatte 2 versehen, die eine elektrische Zündeinrichtung 3 aufweist, welche in dem breiteren Abschnitt der Patrone 1 angeordnet ist. Die Zündeinrichtung ist mit einem perforiertem Rohr 4 ausgerichtet, das eine Zündladung hält, während der das perforierte Rohr 4 umgebende Raum der Patrone 1 eine Treibladung 5 aufnimmt. Zur elektrischen Zündung wird ein (nicht gezeigter) elektrischer Anschluss von einem Kontaktgeber im Inneren der elektrischen Zündeinrichtung 3 berührt, woraufhin eine Initiationsladung in der Zündeinrichtung 3 gezündet wird, die wiederum die Zündung der Zündladung in dem perforierten Rohr 4 über eine Trägerladung in der Zündeinrichtung verursacht. Die Zündladung zündet sodann die Treibladung 5, wodurch das Geschoss aus der Kanone ausgetrieben wird.

Fig. 2 zeigt die elektrische Zündeinrichtung 3 nach Fig. 1 in einem grösseren Massstab. Diese weist einen zylindrischen Metallkörper 6 auf, der eine Zündladung 7 hält. Diese wird von einer Metallmuffe 8 aufgenommen und hinten durch ein elektrisches Zündelement 9 und vorne von einer Metalimembran 10, die von einem Ring 11 gestützt wird, abgeschlossen. Ein die Trägerladung 13 haltender Stöpsel 12 ist in den Kopfabschnitt des Körpers 6 vor der Zündladung 7 eingeschraubt. Die Rückseite der Trägerladung 13 wird mittels einer metallischen oder einer Papiermembrane 14 eingeschlossen, die zwischen der Muffe 8 und dem Stöpsel 12 eingeklemmt ist, wobei an der Vorderseite der Trägerladung 13 Bohrungen 15 vorgesehen sind, durch die die Verbrennung der Trägerladung in das Rohr 4 (vgl, Fig. 1) gelangt, um die Zündladung in dieser zu zünden.

Dem elektrischen Zündelement 9 zugehörig und ständig auf dessen Rückfläche aufliegend ist eine Kontaktgeberscheibe 16 (in Fig. 2 nicht geschnitten dargestellt), mit einer integralen Elektrode 17, die von einer Isolationskappe 18 aufgenommen wird, vorgesehen.

Ein Kontaktgeber aus Aluminium weist einen Aluminiumblock 19 auf, der teilweise mit einer Aluminiumoxidschicht 20 versehen ist, die als Isolator dient, der in einen Gewindeabschnitt In dem rückwärtigen

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Bereich des Körpers 6 eingeschraubt ist. Der Kon-taktgeberblock 19 ist mit einer Hülse 21 versehen.

Zwischen dem elektrischen Zündelement 9 mit der zugehörigen Kontaktgeber-Elektroden-Anordnung 16,17 und dem Kontaktgeberblock 19, 20 weist die elektrische Zündeinrichtung nach der Erfindung, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, ein Zwischenkontaktge-berelement 22 auf. Das Kontaktgeberelement 22 ist mit einem Stift 23 versehen, der von der Hülse 21 des Blocks 19 unter Zwischenschaltung einer rohr-förmigen Kontaktfeder 24 aufgenommen wird, einen Block 25, der von einem Isolationsblatt 26 beispielsweise aus einem weichen Kunststoffmaterial abgedeckt wird, und eine isolierende Frontplatte 27 auf. Der Block 25 ist mit einer Hülse 28 versehen, die die Elektrode 17 unter Zwischenschaltung einer rohrförmigen Kontaktfeder 29 aufnimmt. Benachbart zu dem Stift 23 weist der Block 25 des elektrischen Zwischenkontaktgeberelements 22 einen konischen Abschnitt 30 auf, der in einen zylindrischen Abschnitt 31 übergeht.

Die Ausbildung des elektrischen Zündelements ergibt sich besser aus den Figuren 3 und 4. Das Element weist einen isolierenden Trägerkörper 33 beispielsweise aus einem keramischen Material mit einer zentrischen Bohrung 34 auf. Der Trägerkörper 33 trägt einen elektrischen Leiter mit einem ersten rohrförmigen Abschnitt 35, der auf die Rück-fiäche des Körpers 33 aufgebracht ist, d.h. auf die Fläche, die in Fig. 2 zu der Kontaktgeberscheibe 16 weist, einen rohrförmigen Abschnitt 36, die der Bohrung 34 entspricht und einen zweiten rohrförmigen Abschnitt 37, der auf der Vorderseite des Trägerkörpers 33 angeordnet ist, d.h. auf der Seite, die in Fig. 2 zu der Zündladung 7 weist. Die Frontseite des Trägerkörpers 33 trägt weiter einen zweiten, rohrförmigen Leiter 38 und eine Brücke 39, die den zweiten Leiter 38 mit dem ringförmigen Abschnitt 37 des ersten Leiters 35,36,37 verbindet.

Die Leiter 35, 36, 37 und 38, aber auch die Brücke 39, sind auf den keramischen Trägerkörper 33 durch bekannte Technik wie Aufdrücken oder einer Dünnbeschichtung aufgebracht. Durch diese Techniken werden bestimmte Geometrien genau reproduziert, was bei der Herstellung eines bestimmten Typs eines elektrischen Zündelements bedeutet, dass die elektrische Eigenschaft des Leiters und der Brücke genau reproduziert werden kann mit dem Ergebnis, dass alle Zündelemente praktisch dieselbe kurze Zündzeit haben.

Figur 2 verdeutlicht, dass der Leiter 38 nach Fig. 3 ständig mit der metallischen Muffe 8 in Berührung steht, die wiederum mit dem metallischen Körper 6 in Berührung steht, der wiederum in Kontakt mit der metallischen Bodenplatte 2 der Patrone 1 ist (siehe Fig. 1).

Der Boden der Kanone, mit der die Muffe einer eingebrachten Munition in Kontakt steht, ist ständig mit einem der beiden Anschlüsse einer Gleichspannungsquelle, beispielsweise einer Speicherbatterie eines Panzers, verbunden, wie dies an sich bekannt ist. Infolge dessen ist die Kette der elektrischen Verbindungen des Leiters 38 ständig mit einem der beiden Gleichspannungsanschlüsse verbunden.

Figur 2 zeigt weiter, dass die Komponente 35 des ersten Leiters 35, 36 und 37 ständig in Berührung mit der Kontaktgeberscheibe 16 und damit mit dem Kontaktgeber 19, 20 über eine Verbindungskette, die die Elektrode 17, die Kontaktfeder 29, den Block 25 und den Stift 23 und die Kontaktfeder 24 besteht, in Berührung steht. Jedesmal, wenn der Kontaktgeber in Berührung mit dem zweiten Anschluss der Gleichspannungsquelle kommt, fliesst daher ein elektrischer Strom durch die Brücke 39, die zu glühen beginnt, wodurch die Zündleitung 7 ausgelöst wird und die Munition abgefeuert wird. Nach hinten ausgestossene Verbrennungsgase, die in die abgefeuerte Zündeinrichtung 3 über die infolge der Verbrennung der Zündladung 7 und der Trägerladung 13 verbleibenden Hohlräume eintreten, werden von dem Block 25 des elektrischen Zwischen-kontaktgeberelementes 22 dadurch gestoppt, dass durch den Druck der Verbrennungsgase der konische Abschnitt 30 mit dem entsprechenden Abschnitt des Blatts 26 auf seinen Sitz gedrückt wird, wodurch jeder Durchgang verschlossen wird und jede Deformation des Basisabschnitts der Zündeinrichtung durch nach hinten gerichtete Verbrennungsgase verhindert wird. Das elektrische Zwi-schenkontaktgeberelement 22 wirkt so als Stopper zum Abblocken der rückwärts gerichteten Verbrennungsgase.

Aufgrund der Induktanz des Stifts 23, die sich aus dem Skineffekts ergibt, und der Kapazität des Blocks 25 wirkt das elektrische Zwischenkontaktge-berelement als ein wirksamer Tiefpassfilter, der einen weiten Bereich von Sendefrequenzen einschliesslich aller Frequenzen, die zur Telekommunikation und zu anderen Zwecken dienen, unterdrückt, wodurch die so genannten HERO-Ef-fekte weitgehend reduziert werden. Eine weitere Hochfrequenzfilferung wird durch den Aluminiumkontaktgeber 19 mit der Aluminiumoxidbeschichtung 20 bewirkt.

Schliesslich sichern die Kapazität des Blocks 25 und der Kontaktgeber 19, dass eine Entladung statischer Elektrizität durch die Bedienperson keine Zündung verursacht.

Es ist erkennbar, dass die elektrische Zündeinrichtung nach der Erfindung neben der Schaffung eines Schutzes gegen die gefährliche Wirkung von rückwärts gerichteten Verbrennungsgasen auch den Erfordernissen in Zusammenhang mit einer Artilleriemunition im allgemeinen und Panzermunition im besonderen insofern entspricht, als ein hohes Aus-mass an Sicherheit gegenüber einer Spontanzündung durch einen hochfrequenzinduzierten elektrischen Strom oder einen elektrischen Strom, der sich aus seiner statischen Entladung der Bedienperson ergibt, gegeben ist. Infolgedessen macht die Erfindung es möglich, eine elektrische Zündeinrichtung zu schaffen mit einem engen Bereich von ungefähr 1,1 Ampere zwischen «FEUER STOP» und «FEUER FREI». Dies kann, beispielsweise, erreicht werden durch Auswahl des thermischen Koeffizienten, derart, dass das elektrische Zündelement 9 nicht gezündet wird von einem Strom von ungefähr 1 Ampere und einer Leistungseingabe von ungefähr 1 Watt, jedoch von einem Strom von nicht

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weniger als 2,1 Ampere in einer vorgegebenen, genauen Zeit gezündet wird.

Wenn gewünscht, kann die Selbstinduktanz des Stiftes 23 durch Umgeben mit Ferrit erhöht werden, beispielsweise durch Einbetten des Stiftes in einem Ferrit-Kügelchen-Mantel.

Der Aluminium-Kontaktgeber 19, 20 kann durch übliche Elozierungsverfahren hergestellt werden, beispielsweise durch eine Technik, die als harte anodische Beschichtung bekannt ist. Diese Techniken sind dem Fachmann vertraut.

Die Dicke der Al203-Schicht des Kontaktgebers 19, 20 ist nicht kritisch. Diese Schichtstärke mag beispielsweise im Bereich von 50-100 n liegen.

Claims

Patentansprüche

1. Elektrische Zündeinrichtung (3) mit einem Körper (6), der eine Zündladung (7) aufnimmt, die mit einem elektrischen Zündelement (9), bestehend aus einem isolierten Trägerkörper (33), versehen ist, der zwei elektrische voneinander isolierte und miteinander über eine elektrische Widerstandsbrücke (39) verbundene elektrische Leiter (35 bis 38) trägt, wobei der zweite Leiter (38) ständig elektrisch mit einem, der beiden Anschlüsse einer Gleichspannungsquelle verbunden ist, während der erste Leiter (35, 36, 37) elektrisch mit einem Kontaktgeber (19) verbunden ist, der mit dem anderen der beiden Anschlüsse verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktgeber einen Aluminiumkörper (19) aufweist, dessen Oberfläche teilweise mit einer Aluminiumoxidbeschichtung (20) versehen ist, die als elektrischer Isolator dient, und weiter gekennzeichnet durch ein elektrisches Zwischenkontakt-geberelement (22), das als Hochfrequenz-Filter ausgebildet ist und einen Stift) (23) aufweist, der elektrisch mit dem Kontaktgeber 19 verbunden ist, und einen Block (25) aulweist, der von einem Isolationsblatt (26) aufgenommen wird und elektrisch mit dem elektrischen Zündelement verbunden ist, wobei der Block, einen konischen Abschnitt (30) benachbart zu dem Stift aufweist, der fest in einen entsprechend geformten Sitz in dem Körper (6) eingepasst ist, wodurch der konische Abschnitt (30) als Stopper ausgebildet ist, wodurch verhindert wird, dass rückströmende Verbrennungsgase oder -partikel den Bodenabschnitt der Zündeinrichtung erreichen.

2. Elektrische Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Eigenschaften des elektrischen Zündelements (9) derart gewählt sind, dass ein Strom von etwa 1 Ampere und eine entsprechende Leistungszufuhr von ungefähr 1 Watt die Zündiadung nicht zündet.

3. Elektrische Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Eigenschaften des elektrischen Elements (9) bestimmt sind durch Wahl eines thermischen Zeitkoeffizienten, wodurch ein Strom von ungefähr 2,1 Ampere die Zündladung zündet.

4. Elektrische Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (23) des elektrischen Zwischenkontaktgebers (22) von einem Ferrit umgeben ist.

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