DE102004006626A1 - Integrierter Radlageraufbau für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
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Abstract
Gegenstand der Anmeldung ist ein integrierter Radlageraufbau (10) für die Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs, der einen Rotorabschnitt (48) mit einer Zentralbohrung (54), einer Bremsfläche und einer Innenfläche aufweist. Weiterhin weist der Radlageraufbau (10) einen Nabenabschnitt (46) auf, der in der Zentralbohrung (54) angeordnet ist und mit dem Rotorabschnitt (48) durch Einsetz-Gießen verbunden ist. Der Nabenabschnitt weist eine innere Anschlusswandung (52) auf, die eine Anschlussbohrung (54) zur Drehmomentübertragung relativ zu einer Achse ausbildet.
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf integrierte Radlageraufbauten für Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen.
- Radlageraufbau und Lageraufbauten für Kraftfahrzeuge sind bekannt und finden seit vielen Jahren Verwendung in der Automobilindustrie. Ein typischer Radlageraufbau eines Fahrzeugs kann einen Lageraufbau einschließen, der zwischen einer Welle und einer Nabe angeordnet ist und durch Befestigungsmittel oder eine Pressverbindung an einem Achsschenkel montiert ist. Der Lageraufbau ist durch eine Sicherungsmutter vorgespannt, die den Lageraufbau an der Radnabe und der Welle sichert.
- Obwohl sich die gängigen Radlageraufbauten bewährt haben, werden die Hersteller von Radlageraufbauten mit Fragen des Gewichtes, der Masse, des Reibverschleißes, des Kriechens, und der elastischen Verformung konfrontiert. Wenn während des normalen Fahrzeugbetriebs beispielsweise eine Biegebelastung auftritt, so wandert oder kriecht der Radlageraufbau häufig entlang seiner Rotationsachse, was unerwünscht ist. Des Weiteren weisen gängige Radlageraufbauten relativ große Massen und Volumina auf.
- Daher ist es ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, einen integrierten Radenlageraufbau für ein Kraftfahrzeug vorzulegen, der im Vergleich zu herkömmlichen Radendlageraufbauten eine geringere Masse und ein geringeres Volumen aufweist.
- Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, einen integrierten Radlageraufbau vorzulegen, bei dem im Vergleich zu herkömmlichen Konstruktionen geringere Kriech-, Reib-, und Biegemomente während des normalen Betriebs auftreten.
- Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein integrierter Radlageraufbau mit einer erhöhten Haltbarkeit und Lebensdauer.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Radlageraufbau mit verbesserten Eigenschaften anzugeben.
- In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt der integrierte Radlageraufbau einen Rotorabschnitt ein, der eine Bremsfläche und eine Innenfläche hat, und durch dessen Zentrum eine Bohrung verläuft. Der integrierte Radlageraufbau umfasst des Weiteren einen Nabenabschnitt, der im Innern der zentralen Bohrung angeordnet ist, sowie Ausleger, die den Nabenabschnitt in. Radialrichtung mit dem Rotorabschnitt verbinden. Der Nabenabschnitt hat eine Innen- und eine Außenseite sowie Ausleger, die radial von diesen Seiten abstehen. Die Ausleger mit dem Rotorabschnitt an seiner Innenseite durch Einsetz-Gießen verbunden, um ihn in radialer Richtung mit dem Nabenabschnitt zu verbinden. Der Nabenabschnitt weist eine innere Anschlusswandung auf, die so geformt ist, dass sie eine Aufnahmebohrung für eine Drehmomentübertragung bezüglich einer Rotationsachse darstellt. Der Nabenabschnitt hat des Weiteren einen Kragen, der an sich von der Innenseite der inneren Anschlusswandung erstreckt. Der Kragen hat eine Innen- und eine Außenseite, wobei die Außenseite eine außenseitige innere Lauffläche ausbildet, die Lagerkugeln aufnimmt. Die Innenseite bildet eine Aufnahmebohrung für eine Drehung um die Achse definiert.
- Weitere Aspekte, Bestandteile und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen anhand der folgenden Beschreibung und den anliegenden Ansprüchen deutlich.
-
1a zeigt einen seitlichen Querschnitt einer integrierten gemäß der vorliegenden Erfindung; -
1b zeigt einen frontalen Querschnitt des integrierten Radlageraufbaus der1a , der entlang der in1a gekennzeichneten Schnittlinie a-a vorgenommen wurde; -
2b zeigt eine Explosionsansicht des Radlageraufbaus aus den1a und1b ; -
3 zeigt eine Aufsicht auf die Außenseite des Nabenabschnitts des Radlageraufbaus aus1a ; -
4 zeigt eine Teilschnittansicht von ineinander geschobenen Naben- und Rotorabschnitten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
5a zeigt einen seitlichen Querschnitt eines integrierten Radlageraufbaus gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
5b zeigt einen frontalen Querschnitt des integrierten Rad- Lageraufbaus der5a , der entlang der in5a gekennzeichneten Schnittlinie b-b vorgenommen wurde; -
6a zeigt einen seitlichen Querschnitt eines integrierten Radlageraufbaus gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
6b zeigt einen frontalen Querschnitt des integrierten Radlageraufbaus der6a , der entlang der in6a gekennzeichneten Schnittlinie c-c vorgenommen wurde; und -
7 zeigt eine Explosionsansicht des Radlageraufbaus aus den6a und6b . - Die vorliegende Erfindung stellt einen verbesserten integrierten Radlageraufbau für die Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung. Der Radlageraufbau schließt einen Radabschnitt mit einem Nabenabschnitt ein, der in radialer Richtung durch Einsetzgießen mit einem Rotorabschnitt verbunden ist. Der Nabenabschnitt hat eine Aufnahmebohrung, die einen Endabschnitt einer Halbwelle oder eines Wellenstumpfes zwecks Drehmoment- oder Lastübertragung aufnehmen kann. Der Nabenabschnitt umfasst innenseitig vorspringenden einen Kragen, der die Halbwelle umschließt und an einen innenseitigen inneren Laufring eines Lageraufbaus angrenzt. Während des Betriebs reduziert der Kragen die Rotationsbewegung des Radlageraufbaus und somit Vorgänge des Reibverschleißes, des Kriechens, des Verformens und des elastischen Verbiegens, die an der Verbindungsstelle zwischen dem Radlageraufbau und der Antriebswelle auftreten können. Der Nabenabschnitt des Radlageraufbaus ist aus Stahl gefertigt, was ein geringeres Volumen und ein geringeres Gewicht des Radlageraufbaus ermöglicht.
- Die
1a –2 zeigen einen integrierten Radlageraufbau10 für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs, der gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. Wie der Abbildung zu entnehmen ist, besitzt der integrierte Radlageraufbau10 einen Achsschenkel12 , der wiederum einen Körper14 mit einer inneren Wandung16 aufweist, wobei die innere Wandung16 eine Zentralbohrung18 des Körpers14 definiert. Der Achsschenkel12 hat des Weiteren einen ersten Spurstangenhebel19a und einen zweiten Spurstangenhebel19b , die jeweils an einer Abstützung oder einem oberen beziehungsweise unteren Lenkerarm des Kraftfahrzeugs befestigt werden. - Wie den
1a bis2 zu entnehmen ist, umfasst der Radlageraufbau10 des weiteren einen Lageraufbau mit einem Lageraußenring20 , wobei letzterer innerhalb der Zentralbohrung18 angeordnet ist und die innere Wandung16 berührt. Der Radlageraufbau10 , wie er hier dargestellt ist, kann aufgrund seiner Anordnung als ein Aufbau der dritten Generation oder „GEN III" – Aufbau bezeichnet werden. In dieser Ausführungsform ist im Lageraußenring20 eine innere Außenlauffläche22 und eine äußere Außenlauffläche24 ausgebildet. Der Lageraufbau beinhaltet außerdem einen inneren Lagerinnenring26 , der innerhalb der Zentralbohrung18 angeordnet ist. An dem inneren Lagerinnenring26 ist eine innere Innenlauffläche28 ausgebildet, mit der inneren Außenlauffläche22 des Lageraußenrings20 zusammen dazu dient, Lagerkugeln aufzunehmen, die eine Drehung der Welle ermöglichen. Durch den inneren Lagerinnenring26 verläuft eine erste Aufnahmebohrung30 , die eine Halbwelle (wie weiter unten genauer beschrieben) aufnimmt und umschließt und dabei eine Rotationsachse definiert. - Der integrierte Radlageraufbau
10 umfasst weiterhin eine Halbwelle32 , die von der Aufnahmebohrung30 aufgenommen wird und so eine Rotationsachse definiert. Die Halbwelle32 hat einen Korpusabschnitt34 sowie einen Endabschnitt36 , der einen äußeren Fortsatz des Korpusabschnittes34 bildet. Der Endabschnitt36 ist so geformt, dass er ein Dreh moment oder eine Last auf ein Rad übertragen kann (wie oben bereits beschrieben). Der Korpusabschnitt34 weist eine Außenfläche38 auf, auf der der innere Lagerinnenring angeordnet ist, um eine Rotation um die Rotationsachse zu ermöglichen. - In dieser Ausführungsform ist die Antriebswelle eine Halbwelle
32 für ein angetriebenes Rad. Es sei darauf hingewiesen, dass die Halbwelle32 eine beliebige gebräuchliche Antriebs-)welle für ein angetriebenes oder nicht angetriebenes Rad sein kann, beispielsweise ein Wellenstumpf, ohne dass von Geltungsbereich oder Geist der vorliegenden Erfindung abgewichen würde. - Der integrierte Radlageraufbau
10 umfasst außerdem eine Radaufnahme40 , die eine Innenseite42 und eine Außenseite44 hat. Wie in den1a bis3 zu sehen ist, weist die Radaufnahme40 außerdem einen Nabenabschnitt46 sowie einen Rotorabschnitt48 auf, der in radialer Richtung mit dem Nabenabschnitt46 verbunden ist. In dieser Ausführungsform befinden sich am Nabenabschnitt46 mehrere Ausleger50 , die radial vom Nabenabschnitt46 abstehen und mit dem Rotorabschnitt48 über Einsetzgießen verbunden sind, um diesen in radialer Richtung mit dem Nabenabschnitt46 zu verbinden. Beim Rotorabschnitt kann es sich insbesondere um eine Bremsscheibe einer Scheibenbremse handeln. - Im Nabenabschnitt
46 erstreckt sich eine innere Anschlusswandung52 . Die innere Anschlusswandung52 ist so geformt, dass sie eine Anschlussbohrung54 bildet, mit der die Form des Endabschnittes36 der Halbwelle32 so korrespondiert, dass dieser Endabschnitt36 in die Anschlussbohrung54 eingeführt werden kann, um ein Drehmoment oder eine Last zu übertragen, die die Radaufnahme40 um die Rotationsachse dreht. Wenn die Halbwelle32 angetrieben wird, wirken die Form der inneren Anschlusswandung52 und die Form des Endabschnittes36 so zusammen, dass sie ein Drehmoment oder eine Last bezüglich der Rotationsachse übertragen. In dieser Ausführungsform haben sowohl die innere Anschlusswandung52 als auch der Endabschnitt36 die Form eines Polygons. Wie den Abbildungen zu entnehmen ist, greifen die Anschlussbohrung der Radaufnahme40 und die polygonale Form des Endabschnittes36 formschlüssig so ineinander, dass ein Drehmoment übertragen werden kann. - Der Nabenabschnitt
46 weist einen Kragen56 auf, der sich von der inneren Anschlusswandung52 in Richtung der Innenseite42 erstreckt. So wie der Endabschnitt36 und die innere Anschlusswandung52 zusammenwirken, nimmt der Kragen56 den Korpusabschnitt34 auf und grenzt den inneren Lagerinnenring26 . In dem Moment, in dem eine Sicherungsmutter gegen den Radlageraufbau10 verschraubt wird, wird eine Vorspannung in den Radlageraufbau10 eingeleitet, worauf weiter unten im Text noch genauer eingegangen werden wird. Wie man den Abbildungen entnehmen kann, hat die Kragen56 eine Innenseite58 und eine Außenseite60 . An der Außenseite60 befindet sich eine äußere Außenlauffläche62 . Die Außenseite60 nimmt zusammen mit dem äußeren Lageraußenring20 eine Einhausung für Kugeln64 auf. Die Innenseite58 hat einen Innendurchmesser, der eine zweite Aufnahmebohrung66 zur Aufnahme des Korpusabschnitts34 der Halbwelle32 definiert, die sich dreht und über die innere Anschlusswandung52 ein Drehmoment auf die Radaufnahme40 überträgt. - Wie den Abbildungen zu entnehmen ist, umfasst der Radlageraufbau
10 weiterhin einen inneren Käfig68 und einen äußeren Käfig70 , die beide dazu dienen, die Kugeln64 der Innen- und Außenseite zu trennen. Wie in den Figuren dargestellt, weist der integrierte Radlageraufbau10 des Weiteren Dichtungen72 auf. Darüber hinaus beherbergt der Radlageraufbau10 einen Sicherungsring74 , der dafür sorgt, dass die Vorspannung, die auf den Radlageraufbau10 einwirkt, erhalten bleibt. Wie in den Abbildungen dargestellt, sichert eine Sicherungsmutter78 eine Unterlegscheibe76 an ei nem Gewinde37 der Halbwelle32 , wodurch eine Vorspannkraft in den Lageraufbau eingeleitet wird. Wie es Stand der Technik ist, werden Radbolzen80 durch Befestigungslöcher82 des Nabenabschnitts46 geführt, um die Fahrzeugräder an diesem zu befestigen. - In dieser Ausführungsform besteht der Nabenabschnitt
46 aus Materialien wie Stahl oder legiertem Stahl. Solche Materialien verleihen der Radaufnahme40 eine hohe Festigkeit bei der Übertragung von Drehmomenten und erlauben eine Ausführung mit geringer Masse und Volumen. Dennoch können andere geeignete Materialien zur Anwendung kommen, ohne dass von Geltungsbereich oder Geist der vorliegenden Erfindung abgewichen würde. In dieser Ausführungsform kann der Rotorabschnitt aus Materialien wie Grauguss, Aluminium, oder Aluminiumlegierungen bestehen. Dennoch können andere geeignete Materialien zur Anwendung kommen, ohne dass von Geltungsbereich oder Geist der vorliegenden Erfindung abgewichen würde. - Die
5a und5b stellen eine weitere Ausführungsform des Radauflageraufbau110 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. In dieser Ausführungsform beinhaltet die Radaufnahme140 einen Nabenabschnitt146 mit einer inneren Anschlusswandung152 , die Splines aufweist. Ein Endabschnitt136 , der ebenfalls Splines aufweist, und die innere Anschlusswandung152 sind formschlüssig ausgebildet, um eine gute Kraftübertragung zwischen beiden Komponenten zu erzielen. - Wie man den Abbildungen entnehmen kann, ähneln die Komponenten dem integrierten Radlageraufbaus
110 denen des in den1a und1b dargestellten integrierten Radlageraufbaus10 . Beispielsweise sind der Achsschenkel12 , der Lageraußenring20 , die Halbwelle32 , und die Radaufnahme40 des Radlageraufbaus10 die gleichen Bauteile wie der Achsschenkel112 , der Lageraußenring120 , die Halbwelle132 , und die Rad aufnahme140 des Radlageraufbaus110 . - Die
6a bis7 zeigen eine weitere Ausführungsform des Radlageraufbaus210 gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie man den Abbildungen entnehmen kann, ähneln die Komponenten des integrierten Radlageraufbaus210 denen des in den1a und1b dargestellten integrierten Radlageraufbaus10 . Beispielsweise sind der Achsschenkel12 , der Lageraußenring20 , die Halbwelle32 , und die Radaufnahme40 des Radlageraufbaus10 die gleichen Bauteile wie der Achsschenkel212 , der Lageraußenring220 , die Halbwelle232 , und die Radaufnahme240 des Radlageraufbaus210 . In dieser Ausführungsform weist die Halbwelle232 jedoch einen integrierten Innenabschnitt233 mit einer darauf ausgebildeten inneren Innenlauffläche237 auf, die einen separaten Lagerinnenring [26 ], wie er in der oben beschriebenen Ausführungsform Anwendung findet, überflüssig macht. Ein Kragen256 erstreckt setzt sich von der Innenseite242 der Radaufnahme240 und umgibt den integrierten Innenabschnitt233 , wenn er an der Halbwelle232 angebracht wird. Der Radlageraufbau210 , wie er hier dargestellt ist, kann aufgrund seiner Anordnung als ein Aufbau der vierten Generation oder „GEN IV" – Aufbau bezeichnet werden. - In dieser Ausführungsform hat das integrierte Radlageraufbau [
210 ] eine modifizierte polygonale Verbindung. Das bedeutet, dass der Endabschnitt236 und die innere Verbindungswandung252 eine modifizierte polygonale Form haben, um die beiden Bauteile formschlüssig miteinander zu verbinden. Die Folge ist, dass der Radlageraufbau210 der vorliegenden Erfindung leichter, volumenmäßig kleiner, und effizienter hinsichtlich der Lastübertragung ausgeführt werden kann. Darüber hinaus weist der Radlageraufbau210 der vorliegenden Erfindung ein geringeres Axialspiel, geringeren Reibverschleiß, geringeres Kriechen, reduziertes Kumpeln, und geringere Verbiegungsbewegungen auf, was einer besseren Funktionsweise des Rades förderlich ist. - Weitere Aspekte, Bestandteile und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der detaillierten Beschreibung sowie der folgenden Ansprüche in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen deutlich werden.
Claims (9)
- Integrierter Radlageraufbau (
10 /110 /210 ) für die Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs, der folgendes umfasst: a. einen Rotorabschnitt (48 ) mit einer Zentralbohrung (54 ), der eine Bremsfläche und eine Innenfläche aufweist, b. einen Nabenabschnitt (46 /146 ), der i. in der Zentralbohrung (54 ) angeordnet ist, ii. eine Innenseite (42 /242 ) und eine Außenseite (44 ) aufweist, iii. umlaufend mit dem Rotorabschnitt (48 ) verbunden ist, wobei er Ausleger (50 ) hat, die in radialer Richtung abstehen und durch Einsetz-Gießen mit der Innenseite (42 /242 ) des Rotorabschnitts (48 ) verbunden sind, um den Rotorabschnitt (48 ) in radialer Richtung mit dem Nabenabschnitt (46 /146 ) zu verbinden, iv. eine innere Anschlusswandung (52 /152 /252 ) aufweist, die eine Anschlussbohrung (54 ) zur Drehmomentübertragung relativ zu einer Achse ausbildet, v. weiterhin einen Kragen (56 /256 ) ausbildet, der sich von der inneren Anschlusswandung (52 /152 /252 ) in Richtung der Innenseite (42 /242 ) erstreckt und eine Innenseite (58 ) sowie eine Außenseite (60 ) hat, wobei die Außenseite (60 ) eine äußere Innenlauffläche (62 ) zur Aufnahme von Lagerkugeln ausbildet und die Innenseite (58 ) eine Aufnahmebohrung (66 ) für die Drehung um eine Achse bildet. - Integrierter Radlageraufbau (
10 /110 /210 ) gemäß Anspruch 1, der weiterhin folgendes aufweist: a. einen Achsschenkel (12 /112 /212 ), der einen Körper (14 ) mit einer darin ausgebildeten Zentralbohrung (18 ) aufweist, die eine innere Wandung (16 ) hat, b. einen Lageraußenring (20 /120 /220 ), der anliegend an der inneren Wandung (16 ) in der Zentralbohrung (18 ) angeordnet ist, wobei auf der Lageraußenring (20 /120 /220 ) eine innere Außenlauffläche (22 ) und eine äußere Außenlauffläche (24 ) ausbildet, c. einen inneren Lagerinnenring (26 ), der innerhalb der Zentralbohrung (18 ) angeordnet ist, wobei der innere Lagerinnenring (26 ) i. eine innere Innenlauffläche (28 ) ausbildet, ii. zusammen mit der inneren Außenlauffläche (22 ) des Lageraußenrings (20 /120 ;220 ) Lagerkörper (64 ) aufnimmt und somit einen Lageraufbau bildet, iii. eine erste Aufnahmebohrung (30 ) aufweist; und d. eine Halbwelle (32 /132 /232 ), die i. sich durch die erste Aufnahmebohrung (30 ) erstreckt, und ii. einen Korpusabschnitt (34 ) und einen Endabschnitt (36 /136 /236 ), der einen Fortsatz des Korpusabschnitts (34 ) bildet, aufweist, wobei der Endabschnitt (36 /136 /236 ) so geformt ist, dass er in Zusammenwirkung mit der Anschlussbohrung (54 ) ein Drehrmoment übertragen kann, und der Korpusabschnitt (34 ) eine Außenfläche (38 ) hat, die von dem inneren Lagerinnenring (26 ) umgriffen wird. - Integrierter Radlageraufbau (
10 /110 /210 ) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass er des weiteren eine Sicherungsmutter (78 ) aufweist, die auf den Endabschnitt (36 /136 /236 ) aufgeschraubt werden kann und so die Einleitung einer Vorspannung in den Lageraufbau erlaubt. - Integrierter Radlageraufbau (
10 /110 /210 ) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenabschnitt (46 /146 ) Befestigungslöcher (82 ) aufweist, durch die die Räder des Fahrzeugs am Nabenabschnitt (46 /146 ) befestigt werden können. - Integrierter Radlageraufbau (
10 /110 /210 ) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des Endabschnitts und der inneren Anschlusswandung (52 /152 /252 ) polygonal ist. - Integrierter Radlageraufbau (
10 /110 /210 ) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Anschlusswandung (52 /152 /252 ) Splines aufweist - Integrierter Radlageraufbau (
10 /110 /210 ) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenabschnitt (46 /146 ) aus einem Material wie Stahl oder einer Stahllegierung besteht. - Integrierter Radlageraufbau (
10 /110 /210 ) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorabschnitt (48 ) aus einem Material wie Grauguss, Aluminium, oder einer Aluminiumlegierung besteht. - Integrierter Radlageraufbau (
10 /110 /210 ) gemäß Anspruch 1, der weiterhin folgendes umfasst: a. einen Achsschenkel (12 /112 /212 ), der einen Körper (14 ) mit einer darin ausgebildeten Zentralbohrung (18 ) aufweist, die eine innere Wandung (16 ) hat, b. einen Lageraußenring (10 /110 /210 ), der anliegend an der inneren Wandung (16 ) in der Zentralbohrung (18 ) angeordnet ist, wobei auf der Lageraußenring (10 /110 /210 ) eine innere Außenlauffläche (22 ) und eine äußere Außenlauffläche (24 ) ausbildet, und c. eine Halbwelle (36 /136 /236 ), die i. sich durch die erste Aufnahmebohrung (30 ) erstreckt, und einen Korpusabschnitt (34 ) und einen Endabschnitt (36 /136 /236 ) aufweist, der einen Fortsatz des Korpusabschnitts (34 ) bildet, wobei der Endabschnitt (36 /136 /236 ) so geformt ist, dass er in Zusammenwirkung mit der Anschlussbohrung (54 ) ein Drehmoment übertragen kann, und der Korpusabschnitt (34 ) einen integrierten Innenabschnitt (233 ) mit einer darauf ausgebildeten inneren Innenlauffläche (237 ) aufweist.
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