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Die Erfindung betrifft ein Ventil zum Be- und Entlüften eines Getriebes, eines Kraftstofftanks oder dergleichen in einem Kraftfahrzeug.
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Ein Ventil zum Be- und Entlüften eines Getriebes oder dergleichen in einem Kraftfahrzeug ist notwendig, um durch z. B. Temperaturschwankungen bedingte Unterdrücke oder Überdrücke in dem Getriebe abzubauen. Eine Anforderung an ein derartiges Ventil besteht darin, dass bei einem Überschlag oder bei einer extremen Schräglage des Fahrzeuges kein Öl aus dem Getriebe auslaufen kann.
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Aus der
DE 29 32 076 ist ein Ventil zum Entlüften eines Kraftfahrzeugtanks bekannt, das eine automatische Auslaufsicherung beinhaltet. Das Ventil weist dabei einen Ventilkörper in Form einer Kugel auf, die bewegbar in einem Ventilgehäuse untergebracht ist und in einer Schließstellung dichtend an einem kegelförmigen Ventilsitz anliegt. Das Ventil weist des Weiteren eine Betätigungseinheit für die Kugel auf. Ab einem bestimmten Neigungswinkel des Kraftfahrzeuges ändert die Betätigungseinheit ihre Lage im Ventilgehäuse. Dabei drückt sie die Kugel in die Schließstellung, so dass diese in abdichtender Weise an dem Ventilsitz anliegt.
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In der
DE 29 32 076 ist die Betätigungseinheit unter anderem als eine scheibenförmige Platte ausgebildet, die sich bei Normallage des Kraftfahrzeuges in einer waagerechten Ebene erstreckt. Die Platte stützt sich dabei auf mehreren Kugeln ab, für die jeweils an einer Unterseite der Platte ein kegelförmiger Sitz vorgesehen ist. Die Kugeln wiederum stützen sich auf einer in Normallage des Kraftfahrzeuges waagerechten Gehäusewand ab, wobei auch hier für die Kugeln jeweils kegelförmige Sitze in der Gehäusewand vorgesehen sind.
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Bei einem bestimmten Neigungswinkel wird die Platte aus der Waagerechten geneigt, wobei bedingt durch die angreifende Schwerkraft die Platte bezogen auf das Ventilgehäuse seitlich verschoben wird. Durch das Zusammenwirken von Kugeln und den an der Unterseite der Platte vorgesehenen Kegelsitzen wird die Platte bezogen auf das Ventilgehäuse nach oben gedrückt, wobei die an der Oberseite der Platte angeordnete Kugel in den Ventilsitz gedrückt wird. In dieser Stellung bzw. in dieser Schließstellung können kein Gas und auch keine Flüssigkeit aus dem Tank entweichen. Somit bietet das Ventil der
DE 29 32 076 eine automatische Auslaufsicherung, wenn sich das Kraftfahrzeug zu sehr neigt oder gar überschlägt. Die Lagerung der Platte ist jedoch kompliziert und aufgrund der großen Anzahl von einzelnen Bauteilen nur aufwendig herzustellen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ventil zum Be- und Entlüften eines Getriebes, eines Kraftstofftanks oder dergleichen in einem Kraftfahrzeug bereitzustellen, das einfach aufgebaut ist und einen sicheren Schutz gegen Auslaufen bietet, wenn das Kraftfahrzeug zu sehr geneigt wird oder sich überschlägt.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mit der Merkmalskombination gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen können den Unteransprüchen entnommen werden.
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Das erfindungsgemäße Ventil zeichnet sich dadurch aus, dass die Betätigungseinheit in dem Ventilgehäuse nur in einer Bewegungsebene verschiebbar gelagert ist. Neigt sich das Kraftfahrzeug in einem bestimmten Maße, verschiebt sich die Betätigungseinheit innerhalb des Ventilgehäuses, ohne dass sie eine zur Bewegungsebene senkrechte Bewegung innerhalb des Ventilgehäuses vollzieht. Ventilkörper und Betätigungseinheit wirken dabei so zusammen, dass allein durch das Verschieben in der Bewegungsebene der Ventilkörper in den Ventilsitz gedrückt wird und somit ein Austreten von Gas oder Flüssigkeit aus dem Getriebe verhindert. Da die Betätigungseinheit nur in einer Bewegungsebene verschiebbar ist, kann die Lagerung im Ventilgehäuse sehr einfach gestaltet werden. Unabhängig davon, ob das Kraftfahrzeug nach links oder rechts, nach vorne oder hinten gekippt wird, verbleibt die Betätigungseinheit immer in einer Ebene, wobei innerhalb dieser Ebene vorzugsweise alle Bewegungsrichtungen möglich sind.
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Wenn sich das Kraftfahrzeug in Normallage befindet, liegt die Bewegungsebene der Betätigungseinheit vorzugsweise in der Waagerechten. Das Ventil lässt bevorzugt eine Bewegung des Ventilkörpers zu, die dazu senkrecht ist bzw. zumindest eine zur Waagerechten senkrechte Bewegungskomponente aufweist.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Betätigungseinheit einen scheibenförmigen Betätigungsring, der in der Bewegungsebene liegt. Der Betätigungsring weist dabei eine zum Ventilkörper zugewandte Oberseite und eine vom Ventilkörper abgewandte Unterseite auf. Der Betätigungsring weist zudem eine Außenumfangsfläche mit einem entsprechenden Außenringdurchmesser und eine Innenumfangsfläche mit einem entsprechenden Innenringdurchmesser auf. Der Ring lässt sich dabei in einer Ebene verschieben, deren Flächennormale mit der Ringachse zusammenfällt.
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An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass sich die Angaben „Oberseite, Unterseite” auf eine Normallage des Ventils bezieht, bei der sich das Kraftfahrzeug, in dem das Ventil eingebaut ist, ebenfalls in Normallage befindet. Entsprechend sollen auch im folgenden die Angaben wie „oben”, „unten” immer bezogen auf das Ventilgehäuse in Normallage verstanden werden.
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Vorzugsweise sitzt der Betätigungsring in einer vorzugsweise ringförmigen Führung des Ventilgehäuses. Innerhalb dieser ringförmigen Führung lässt sich der Betätigungsring verschieben. Durch die ringförmige Führung ist eine Bewegung des Betätigungsringes in Richtung der Ringachse nicht möglich. Kippt das Kraftfahrzeug, so bewegt sich auch die ringförmige Führung aus der Waagerechten, wobei entsprechend der Betätigungsring aus der waagerechten Position geneigt wird und aufgrund Schwerkraft innerhalb der nun schräg stehenden Bewegungsebene zu einer Seite rutscht.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Führung zwei stirnseitige, sich gegenüberstehende Begrenzungen auf, zwischen denen der Betätigungsring ohne Spiel bzw. im Wesentlichen ohne Spiel sitzt. Die Oberseite und die Unterseite des Betätigungsringes liegen dabei an den Begrenzungen an und gleiten an diesen entlang, wenn sich der Betätigungsring bewegt.
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Die Führung kann eine umlaufende Begrenzungsfläche aufweisen, die die Verschiebbarkeit der Betätigungseinheit in der Bewegungsebene begrenzt. Die umlaufende Begrenzungsfläche begrenzt somit die Bewegung des Betätigungsringes in radialer Richtung.
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Die stirnseitigen Begrenzungen können jeweils Anlagestege aufweisen, an denen die Betätigungseinheit anliegt. Durch diese Anlegestege ist ein Strömen von Luft, Gas oder Flüssigkeit zwischen Führung und Betätigungseinheit möglicht, wobei die Betätigungseinheit trotzdem spielfrei in der Führung sitzt.
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Der Ventilkörper kann eine Kugel sein. In Normalstellung der Kugel, d. h. in einer Stellung, in der zwischen Kugel und Ventilsitz ein Spalt verbleibt, ist die Kugel mittig zum Betätigungsring angeordnet, wobei eine untere Hälfte der Kugel innerhalb des Betätigungsringes angeordnet ist. Verschiebt sich nun der Betätigungsring im Ventilgehäuse, drückt eine ringförmige Kante zwischen Oberseite und Innenumfangsfläche des Betätigungsringes gegen die Kugel, wobei diese im Ventilgehäuse nach oben gedrückt wird, bis sie mit einer oberen Hälfte an dem Ventilsitz dichtend zur Anlage kommt. Somit wird bei Schräglage des Kraftfahrzeugs die Kugel im Ventilgehäuse nach oben gedrückt.
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Die Kante zwischen Oberseite und Innenumfangsfläche des Betätigungsrings kann eine Fase aufweisen. Dadurch kann die Funktion der Bewegung der Kugel in Richtung Ventilsitz in Abhängigkeit des Verschiebeweges des Betätigungsringes eingestellt kann.
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Der Ventilkörper bzw. die Kugel kann als Auftriebskörper ausgebildet sein, wobei deren Dichte geringer ist als die Dichte der Flüssigkeit, deren Auslaufen durch das Ventil bei Schrägstellung des Kraftfahrzeuges verhindert werden soll. Die Kugel kann aber auch aus Stahl oder aus einem anderen Material mit großer Dichte sein, so dass sie nicht in der entsprechenden Flüssigkeit schwimmt. Somit kann vorgesehen sein, dass die Kugel bei einem Überschlag des Kraftfahrzeuges, d. h. wenn das Ventil auf dem Kopf steht, aufgrund ihres Gewichtes dichtend an dem Ventilsitz anliegt.
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Der Ventilsitz ist vorzugsweise als Dichtring aus geeignetem Material wie Gummi ausgebildet, der mit dem Ventilkörper eine abdichtende Verbindung eingehen kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Kugel eine äußere Gummischicht oder eine ähnlich weiche Schicht aufweisen, so dass der Ventilsitz beispielsweise ein kegelförmiger Stahl- oder Kunststoffsitz sein kann.
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Um ein zuverlässiges Arbeiten des Ventils zu gewährleisten, sollte die Betätigungseinheit ein großes Gewicht aufweisen, so dass bei einem Neigungswinkel die Betätigungseinheit den Ventilkörper mit einer möglichst großen Kraft gegen den Ventilsitz drückt. Zweckmäßigerweise ist dabei der Betätigungsring aus Stahl oder einem anderen Material mit hoher Dichte.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel entspricht der Außenringdurchmesser des Betätigungsringes maximal dem 2-fachen, vorzugsweise maximal dem 1,5-fachen des Durchmessers der Kugel. Somit ist ein kompakter und platzsparender Aufbau des Ventils möglich. Über die Dicke des Betätigungsringes lässt sich die erforderliche Masse des Betätigungsringes einstellen, ohne die hier erwähnten Restriktionen hinsichtlich des Außenringdurchmessers zu verletzen.
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Der Betätigungsring kann an der dem Ventilkörper zugewandten Oberseite Radialstege aufweisen, an denen der Ventilkörper anliegt. Die Radialstege sorgen dafür, dass der Ventilkörper nur punktuell mit der Betätigungseinheit in Kontakt steht, wobei zwischen Bestätigungseinheit und Ventilkörper sich wenigstens ein Spalt ausbildet, durch den Luft oder Gas aus dem Getriebe an dem Ventilkörper vorbei durch eine Öffnung des Ventils nach außen gelangen kann.
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Eine andere bevorzugte Möglichkeit, wenigstens einen Spalt zwischen Ventilkörper und Betätigungseinheit vorzusehen, besteht darin, dass der Betätigungsring an der Innenumfangsfläche mehrere Aussparungen aufweist. Durch diese Aussparungen kann Luft oder Gas ebenfalls an dem Ventilkörper vorbei durch die Öffnung des Ventils gelangen.
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Der Ventilkörper kann in einer zylindrischen Führung gelagert sein, die eine Bewegung des Ventilkörpers in axialer Richtung der Führung zulässt. Die zylindrische Achse der zylindrischen Führung steht vorzugsweise senkrecht zur Bewegungsebene der Betätigungseinheit.
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Die Innenwand der zylindrischen Führung kann Führungsstege aufweisen, an denen der Ventilkörper anliegt. Aufgrund der Führungsstege, die sich vorzugsweise in axialer Richtung der zylindrischen Führung erstrecken, ist wenigstens ein Spalt zwischen Innenwand der zylindrischen Führung und des Ventilkörpers gegeben, so dass Luft, Gas oder Flüssigkeit innerhalb der zylindrischen Führung an dem Ventilkörper vorbei geleitet werden kann.
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Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Ventil in Normallage;
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2 das Ventil der 1 um 90° geneigt;
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3 mehrere Ausführungsbeispiele für einen Betätigungsring des Ventils; und
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4 ein Ventil in Explosionsdarstellung.
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Die 1 und 2 zeigen ein Ventil 1, das sich in 1 in Normallage und in 2 in einer um 90° geneigten Stellung befindet. Das Ventil 1 soll zum Be- und Entlüften eines Getriebes dienen, von dem hier nur ein Ausschnitt einer Getriebewandung 2 dargestellt ist.
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Das Ventil 1 weist ein Ventilgehäuse 3 mit einem Unterteil 4, einem Mittelteil 5 und einem Oberteil 6 auf. Die Teile 4, 5, 6 sind dabei rotationssymmetrisch zu einer Achse 7 ausgebildet.
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Das Unterteil 4 des Ventilgehäuses 3 ist mit der Getriebewandung 2 gasdicht verbunden. Dem Unterteil 4 schließt sich das Mittelteil 5 an. Das Unterteil 4 und das Mittelteil 5 bilden dabei eine ringförmige Führung 8 für einen scheibenförmigen Betätigungsring 9.
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Der Betätigungsring 9 lässt sich innerhalb der Führung 8 – in der Darstellung der 1 – seitlich nach links und nach rechts verschieben. Auch ist eine Bewegung des Betätigungsringes senkrecht zur Zeichenebene der 1 möglich. Die Führung 8 gibt somit für den Betätigungsring 9 eine Bewegungsebene 10 vor, deren Flächennormale mit der Achse 7 oder mit der Ringachse des Betätigungsringes 9 zusammenfällt.
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In dem Ventilgehäuse 3 ist ein Ventilkörper in Form einer Kugel 11 entlang der Achse 7 verschiebbar gelagert. Die 1 zeigt dabei zwei verschiedene Stellungen der Kugel 11. In einer Normalstellung (durchgezogene Linie) liegt die Kugel 11 an einer ringförmigen Kante 12 des Unterteiles 4 auf, so dass zwischen Kugel 11 und einem Dichtring 13, der von dem Mittelteil 5 gehalten wird, ein Spalt verbleibt. In einer Schließstellung (nicht durchgezogene Linie) der Kugel 11 liegt diese abdichtend an dem Dichtring 13 an. Diese Schließstellung ist auch in 2 dargestellt.
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In der Schließstellung, d. h. bei Anlage an dem Dichtring 13, trennt die Kugel 11 die Verbindung zwischen einem Ventileingang 14 und einem Ventilausgang 15, der sich zwischen dem Mittelteil 5 und dem das Mittelteil 5 umgreifenden Oberteil 6 ausbildet. Somit kann durch das Ventil 1 kein Gas, keine Luft oder auch keine Flüssigkeit aus dem Getriebe nach außen durch den Ventilausgang 15 treten.
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Die Kugel 11 wird durch eine zylindrische Führung 16 verschiebbar gehalten. Die Kugel 11 liegt dabei an axial verlaufenden Stegen 17 der zylindrischen Führung 16 an, wobei zwischen zylindrischer Führung 16 und der Kugel 11 aus dem Getriebe Luft, Gas oder Flüssigkeit vorbeiströmen kann.
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Die ringförmige Führung 8 weist eine untere stirnseitige Begrenzung 18 und eine obere stirnseitige Begrenzung 19 für den Betätigungsring 9 auf. Der Betätigungsring 9 liegt dabei mit einer Unterseite 20 an der unteren Begrenzung 18 an. Mit einer der Kugel 11 zugewandten Oberseite 21 liegt er an der oberen Begrenzung 19 an, so dass sich der Betätigungsring nur in der Bewegungsebene 10 verschieben lässt. Die Begrenzungen 18, 19 weisen dabei Anlagestege 22 auf, so dass zwischen der Unterseite 20 des Betätigungsringes 8 und der unteren Begrenzung 18 bzw. zwischen der Oberseite 21 des Betätigungsringes 8 und der oberen Begrenzung 19 Spalte verbleiben, durch die Luft, Gas oder Flüssigkeit von dem Getriebe an dem Betätigungsring vorbei durch den Ventilausgang 15 nach außen treten kann.
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Wie schon oben erwähnt, zeigt 1 das Ventil 1 in Normallage. Durch das Gewicht der Kugel 11 und durch die Vibrationen, die sich beim Betrieb des Kraftfahrzeuges zwangsläufig ergeben, zwingt die Kugel 11 den Betätigungsring 8 in eine zur Achse 7 mittige Lage. Bei einer extremen Schräglage des Kraftfahrzeuges, wie in 2 gezeigt, wird der Betätigungsring 9 aufgrund seines Gewichts innerhalb der Führung 8 verschoben, bis er an eine umlaufende Begrenzungsfläche 23 der Führung 8 anstößt. Dabei drückt er die Kugel 11 gegen den Dichtring 13 (vgl. 2), so dass zwischen dem Ventileingang 14 und dem Ventilausgang 15 keine Verbindung mehr besteht. Ein Auslaufen von Öl aus dem Getriebe kann somit sicher vermieden werden.
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3 zeigt mehrere Ausführungsformen für den Betätigungsring 9 (vgl. 3a, 3b, 3c). Der Betätigungsring 9 gemäß 3a weist an einer Innenumfangsfläche 24 mehrere Aussparungen 25 auf, so dass ein Gasfluss zwischen Betätigungsring 9 und der an dem Betätigungsring anliegenden Kugel 11 (in 3 nicht dargestellt) immer gewährleistet ist. Eine andere Möglichkeit, einen solchen Gasfluss zu gewährleisten, besteht in dem Anbringen von Radialstegen 26 an der Oberseite 21 des Betätigungsringes 9 (vgl. 3b). Die Kugel 11 liegt dabei auf einem inneren Ende 27 eines jeden Steges 26 auf. 3c zeigt eine Ausführung für den Betätigungsring 9 ohne jegliche Stege und Aussparungen. Eine solche Ausführung kann bei einem Ventil gemäß den 1 und 2 eingesetzt werden, bei dem nicht der Betätigungsring 9, sondern die mit dem Betätigungsring 9 zusammenwirkenden Begrenzungen 18, 19 entsprechende Stege 22 zur Schaffung von Durchflussspalte aufweisen.
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4 schließlich zeigt ein Ventil 1 in Explosionsdarstellung. Zu erkennen sind die Führungsstege 17 in der zylindrischen Führung 16 des Mittelteiles 5 des Ventilgehäuses 3. Im Gegensatz zu der Ausführung der 1 und 2 ist hier ein Betätigungsring 9 gemäß 3a vorgesehen. Die obere Begrenzung 19 der Führung 8, hier am Mittelteil 5 vorgesehen, weist keine Stege etc. auf, da Gas oder Flüssigkeit durch die Aussparungen 25 an der Kugel 11 vorbei strömen kann. Auch die untere Begrenzung 18 weist entsprechend keine Stege auf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ventil
- 2
- Getriebewandung
- 3
- Ventilgehäuse
- 4
- Unterteil
- 5
- Mittelteil
- 6
- Oberteil
- 7
- Achse
- 8
- Führung
- 9
- Betätigungsring
- 10
- Bewegungsebene
- 11
- Kugel
- 12
- Kante
- 13
- Dichtring
- 14
- Ventileingang
- 15
- Ventilausgang
- 16
- zylindrische Führung
- 17
- Steg
- 18
- Begrenzung
- 19
- Begrenzung
- 20
- Unterseite
- 21
- Oberseite
- 22
- Anlagesteg
- 23
- Begrenzungsfläche
- 24
- Innenumfangsfläche
- 25
- Aussparung
- 26
- Radialsteg
- 27
- inneres Ende
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2932076 [0003, 0004, 0005]
