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Die Erfindung betrifft eine Dämpfventilanordnung eines Schwingungsdämpfers für ein Kraftfahrzeug mit einer frequenzabhängigen Dämpfkraftkennlinie, gemäß Patentanspruch 1.
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Die Aufgabe eines Schwingungsdämpfers in einem Kraftfahrzeug ist es die von dem unebenen Straßenbelag angeregten Schwingungen zu dämpfen. Dabei muss stets ein Kompromiss zwischen der Fahrsicherheit und dem Fahrkomfort gefunden werden. Ein Schwingungsdämpfer, dessen Dämpfventilanordnung hart abgestimmt ist und somit eine hohe Dämpfkraftkennlinie aufweist, ist optimal für eine hohe Fahrsicherheit. Soll ein hoher Komfortanspruch erfüllt werden, so soll die Dämpfventilanordnung möglichst weich abgestimmt werden. Bei einem Schwingungsdämpfer mit einer konventionellen, nicht elektronisch mit Hilfe eines Aktuators verstellbaren Dämpfventilanordnung kann dieser Kompromiss nur sehr schwer gefunden werden.
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Aus der
DE 10 2014 210 704 ist eine gattungsbildende einer Dämpfventilanordnung mit einer frequenzabhängigen Dämpfkraftkennlinie bekannt. Diese umfasst ein innerhalb eines mit einem Dämpfmedium gefüllten Zylinders angeordnetes Dämpfventil mit mindestens einem Strömungskanal, welcher mit mehreren Ventilscheiben abgedeckt ist. Darüber hinaus umfasst die Dämpfventilanordnung eine koaxial zu dem Dämpfventil angebrachte Steueranordnung, umfassend einen Steuertopf mit einem im Steuertopf angeordnetem axial verschiebbaren Steuerkolben. Der Steuerkolben begrenzt axial einen im Steuertopf eingeschlossenen Steuerraum, welcher über eine Zulaufverbindung mit der Dämpfventilanordnung verbunden ist. Zwischen dem Steuerkolben und dem Dämpfventil ist ein Federelement angeordnet, welcher eine Federkraft in den Steuerkolben einerseits und in das Dämpfventil andererseits axial einleitet. Wird der Steuerraum mit Dämpfmedium befüllt, so verschiebt sich der Steuerkolben in Richtung Dämpfventil und erhöht über das Federelement den Anpressdruck der Ventilscheiben des Dämpfventils, was die Dämpfkraft erhöht.
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Die Erhöhung des Anpressdrucks der Ventilscheibe des Rückschlagventils und somit auch der Dämpfkraft hängt unter anderem von dem Druck des Dämpfmediums innerhalb des Steuerraums, sowie von der Federrate des Federelements ab.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine alternative frequenzselektive Dämpfventilanordnung anzugeben, welche eine Möglichkeit bietet die Erhöhung des Anpressdrucks der Ventilscheibe des Rückschlagventils und somit auch die Erhöhung der Dämpfkraft definiert einzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Dämpfventilanordnung mit Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen sind in den Figuren, sowie in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß weist der Steuerkolben zwischen dessen radial äußerem Rand und dessen zur radialen Mitte des Steuerkolbens zugewandtem, radial innerem Rand eine Höhendifferenz auf, welche eine maximale Durchbiegehöhe, sowie die Durchbiegeform, des ersten Federelements definiert.
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Durch die Festlegung der Höhendifferenz zwischen dem radial äußerem Rand und radial innerem Rand des Steuerkolbens kann die Federrate der Federanordnung definiert beeinflusst und dadurch die Erhöhung des Anpressdrucks der Ventilscheibe des Rückschlagventils und somit auch die Erhöhung der Dämpfkraft definiert eingestellt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann die Höhendifferenz dadurch festgelegt sein, dass radial äußerer Rand des Steuerkolbens, erhaben gegenüber der restlichen zum ersten Federelement zugewandten Oberfläche des Steuerkolbens ausgeführt ist. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der radial innere Rand des Steuerkolbens, gegenüber der restlichen zum ersten Federelement zugewandten Oberfläche des Steuerkolbens erhaben ausgeführt ist. Beide Ausführungsvarianten sind einfach und preisgünstig herstellbar.
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Die Dämpfventilanordnung kann vorteilhafter Weise mindestens ein zusätzliches Distanzbauteil umfassen, welches zwischen dem Steuerkolben und dem ersten Federelement angeordnet ist, was eine Feineinstellung der Höhendifferenz vereinfacht.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die förmliche Ausgestaltung der zum ersten Federelement zugewandten Oberfläche des Steuerkolbens zwischen dem radial äußeren Rand und dem radial innerem Rand des Steuerkolbens an die förmliche Ausgestaltung des ersten Federelements in dessen Belastungszustand angepasst sein, was eine sehr genaue Feineinstellung der Durchbiegehöhe, sowie die Durchbiegeform, des ersten Federelements begünstigt. Insbesondere kann vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass der erhabene radial äußere Rand eine innere Kante aufweist, deren förmliche Ausgestaltung an die förmliche Ausgestaltung des ersten Federelements angepasst ist, welche das Federelement annimmt, nach dessen Verformung bis zur maximal zulässigen, durch die Höhendifferenz des Steuerkolbens definierten Durchbiegehöhe.
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Darüber hinaus kann der Kolben vorteilhafter Weise aus einem Kunststoff gefertigt worden sein und/oder der radial äußere Rand des Steuerkolbens kann in mehrere Segmente unterteilt worden sein, welche beispielsweise unterschiedliche axiale Höhe oder auch unterschiedliche Oberflächenausgestaltung aufweisen können um das Gewicht des Steuerkolbens zu reduzieren und/oder die Anlagegeometrie des ersten Federelements an dem Kolben zu definieren. Als Anlagegeometrie ist hier die Oberflächengeometrie des Steuerkolbens zu verstehen, an der das erste Federelement in dessen Belastungszustand zur Anlage kommt.
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Anhand vorliegender Figuren soll die Erfindung nun näher erläutert werden.
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Es zeigen:
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1: Schnittdarstellung einer beispielsweisen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen frequenzabhängigen Dämpfventilanordnung in einem Zylinder eines Schwingungsdämpfers;
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2: Schnittdarstellung einer beispielsweisen Ausführungsvariante eines Steuerkolbens gemäß Erfindung;
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3: ausschnittsweise Schnittdarstellung eines Steuerkolbens gemäß 2;
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4: ausschnittsweise Schnittdarstellung des Steuerkolbens gemäß 3 mit dem ersten Federelement der Federanordnung im Belastungszustand;
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5: Draufsicht auf den Steuerkolben gemäß 1 bis 4.
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Die 1 zeigt einen Abschnitt eines Schwingungsdämpfers für ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen frequenzabhängigen Dämpfventilanordnung 1 in einer Schnittdarstellung.
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Dieser umfasst einen zumindest teilweise mit einem Dämpffluid gefüllten Zylinder 2.
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Die Dämpfventilanordnung 1 ist innerhalb des Zylinders 2 axial verschiebbar angeordnet und ist an einem Träger 3 befestigt. Die Dämpfventilanordnung 1 umfasst einen Dämpfkolben 4 mit mindestens einem Rückschlagventil 5 wobei dieser mindestens einen darin ausgeführten ersten Strömungskanal 6 für das Dämpffluid aufweist, welcher mit mindestens einer Ventilscheibe 7 abgedeckt ist.
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Der Dämpfkolben 4 trennt innerhalb des Zylinders 2 einen ersten Arbeitsraum 8 von einem zweiten Arbeitsraum 9, sodass das Verhältnis des Dämpfmitteldrucks in den beiden Arbeitsräumen 8, 9 in Abhängigkeit von der Richtung der axialen Bewegungen des Dämpfkolbens 4 im Zylinder 2 variiert.
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Darüber hinaus weist die Dämpfventilanordnung 1 eine Steueranordnung 10 welche einen Steuertopf 11 mit einer zylinderförmigen Topfwand 12 und einen scheibenförmigen Topfboden 13 sowie mit einem im Steuertopf 11 angeordneten axial verschiebbaren Steuerkolben 16 enthält, welcher einen im Steuertopf 11 eingeschlossenen Steuerraum 14 axial begrenzt.
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Zwischen dem Dämpfkolben 4 und der Steueranordnung 1 ist eine Federanordnung 20 angebracht, welche die Ventilscheibe 7 axial in Richtung des ersten Strömungskanals 6 und den Steuerkolben 16 in Richtung des Topfbodens 13 mit einer definierten Federkraft beaufschlägt.
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Die gesamten Bauteile der Dämpfventilanordnung 1 sind koaxial zueinander an dem Träger 3 angeordnet. Wie in der 1 dargestellt, ist die Dämpfventilanordnung 1 derart ausgeführt, dass der Träger 3 den Dämpfkolben 4, und eine Führungshülse 29 mittig durchragt, welche ihrerseits die Federanordnung 20 und den Steuerkolben 16 ebenfalls mittig durchragt. Die Führungshülse 29 umfasst einen ersten Führungsabschnitt 29a und einen daran axial angrenzenden zweiten Führungsabschnitt 29b, wobei der Steuerkolben 16 entlang des ersten Führungsabschnitts 29a und die Federanordnung 20 entlang des zweiten Führungsabschnitts 29b axial gleiten kann, wobei die Richtung der axialen Bewegungen des Steuerkolbens 16 von dem Dämpfmitteldruck in dem Steuerraum 14 abhängig ist.
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Der Träger 3 ist hier als ein sogenannter Kolbenstangenzapfen, also ein Endabschnitt der Kolbenstange mit einem reduzierten Durchmesser dargestellt. In den in der 1 dargestellten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Dämpfventilanordnung 1 mindestens einen an und/oder in dem Träger 3 und der Führungshülse 29 ausgeführten zweiten Strömungskanal 15 umfasst welcher den ersten und/oder den zweiten Arbeitsraum 8, 9 mit dem Steuerraum 14 verbindet.
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Der Steuertopf 11 der Steueranordnung 1 ist im Bereich des Topfbodens 13 mit Hilfe eines Verbindungsmittels 30 mit dem Träger 3 verbunden. Das Verbindungsmittel 30 ist in den 1 und 2 als eine Gewindemutter dargestellt. Selbstverständlich kann das Verbindungsmittel 30 auch eine andere geeignete Ausgestaltungsform aufweisen. Allgemein kann die Verbindung des Trägers 3 mit dem Steuertopf 11 stoffschlüssig und/oder formschlüssig und/oder kraftschlüssig ausgeführt sein.
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Der innerhalb des Steuertopfes 11 angeordnete Steuerkolben 16 ist axial verschiebbar ausgeführt, sodass dieser bei einem länger anhaltenden Dämpffluiddruck in dem Steuerraum 14 der Steueranordnung 1 sich in Richtung der Ventilscheibe 7 des Rückschlagventils 5 verschieben und die Federanordnung 20 spannen kann, wodurch die Federkraftbeaufschlagung der Ventilscheibe 7 durch die Federanordnung 20 und somit die Dämpfkraft des Rückschlagventils 5 erhöht wird.
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Wie in der 1 gezeigt, weist der Steuerkolben 16 eine Dichtungsanordnung 17 auf, welche den Steuerkolben 16 gegenüber der Topfwand 12 abdichtet. Diese umfasst eine an dem Steuerkolben 16 ausgeführte umlaufende Nut 21 mit einem darin angeordneten Dichtungsring 18.
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Der zweite Strömungskanal 15 umfasst eine Zulaufdrossel 31, welche den Zustrom des Dämpfmediums aus dem ersten Arbeitsraum 8 in den Steuerraum 14 definiert.
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An dem Steuerkolben 16 ist darüber hinaus eine Ablaufdrossel 32 ausgeführt, welche den Abfluss des Dämpfmediums aus der Steuerkammer 14 beeinflusst, wobei diese ebenfalls an dem Träger 3 ausgeführt sein kann.
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Zur Definition der weichen und der harten Dämpfkraftkennlinie sind an der Steueranordnung 1 ein erster Anschlag 33 und der zweite Anschlag 34 ausgeführt. Der erste Anschlag 33 ist in der in 1 abgebildeten Ausführungsvariante als ein Anschlagring ausgeführt, wobei der zweite Anschlag 34 als eine zumindest abschnittsweise Erhebung des Topfbodens 13 ausgeführt ist. Selbstverständlich kann der zweite Anschlag 34 ebenfalls als ein Anschlagring bzw. als ein zusätzliches Anschlagelement ausgeführt sein, welches innerhalb des Steuerraums 14 angeordnet sein kann.
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Die Federanordnung 20 kann auf unterschiedliche Weisen ausgeführt sein. In der in 1 ist dargestellten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Federanordnung 20 mehrere Federelemente 21, 22, 23 umfasst welche von einem Gleitelement 26 voneinander getrennt sind. Die Federelemente 21, 22, 23, sowie das Gleitelement 26 umgreifen die Führungshülse 29 und sind koaxial zu den restlichen Bauteilen der Dämpfventilanordnung 1 angeordnet. Das erste Federelement 21 stützt sich axial einerseits an dem Steuerkolben 16 und andererseits an dem Gleitelement 26 ab. Mindestens eines der weiteren Federelemente stützt sich zumindest mittelbar einerseits an dem Gleitelement 26 und andererseits über einen Distanzring 24 an der Ventilscheibe 7 axial ab.
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Bei einer hochfrequenten Anregung des Schwingungsdämpfers hält der Dämpffluiddruck in dem Steuerraum 14 nur kurzzeitig an, wobei bei einer niederfrequenten Anregung des Schwingungsdämpfers der Dämpffluiddruck in dem Steuerraum 14 bedeutend länger anhält.
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Die Steueranordnung 10 der Dämpfventilanordnung 1 ist derart ausgeführt, dass bei einem länger anhaltendem Dämpffluiddruck in dem Steuerraum 14 der Steueranordnung 10 sich der Steuerkolben 16 in Richtung der Ventilscheibe 7 des Rückschlagventils 5 verschiebt, die Federanordnung 20 spannt, und dadurch die Federkraftbeaufschlagung der Ventilscheibe 7 durch die Federanordnung 20 und somit die Dämpfkraft des Rückschlagventils 5 erhöht.
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Wie bereits vorstehend erläutert, umfasst die erfindungsgemäße Dämpfventilanordnung 1 eine zwischen dem Steuerkolben 16 und dem Rückschlagventil 5 angeordnete Federanordnung 20, welche die Ventilscheibe 7 axial in Richtung des Dämpfkolbens 4 und den Steuerkolben 16 in Richtung des Topfbodens 13 mit einer definierten Federkraft beaufschlägt. Diese Federanordnung 20 weist mindestens ein erstes Federelement 21 auf, mit einem dem Träger 3 zugewandten Innenrand 21a und einem, von dem Träger 3 abgewandten Außenrand 21b. Das Federelement 21 stützt sich mit zumindest einem der beiden Ränder 21a, 21b axial unmittelbar an dem Steuerkolben 16 und mit dem anderen der beiden Ränder 21a, 21b zumindest mittelbar an dem Rückschlagventil 5 ab. Steigt der Dämpfmitteldruck in dem Steuerraum 14 an, so verschiebt sich der Steuerkolben 16 axial in Richtung des Rückschlagventils 5 und spannt die Federanordnung 20 an. In diesem Belastungszustand biegt sich zumindest das erste Federelement 21 durch und leitet eine Federkraft in den Steuerkolben 16 und zumindest mittelbar in das Rückschlagventil 5 ein. Wie in allen Figuren dargestellt, ist der Steuerkolben 16 derart ausgeführt, dass dieser zwischen dessen radial äußerem Rand 16a und dessen zur radialen Mitte des Steuerkolbens 16 zugewandtem, radial innerem Rand 16b eine Höhendifferenz 16c aufweist. Diese Höhendifferenz 16c definiert eine maximale Durchbiegehöhe des ersten Federelements 21 und ermöglicht eine Erhöhung des Anpressdrucks der Ventilscheibe 7 an das Rückschlagventil 5 und somit auch die Erhöhung der Dämpfkraft definiert einzustellen.
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Die Höhendifferenz 16c kann beispielsweise dadurch festgelegt sein, dass radial äußerer Rand 16a des Steuerkolbens 16, erhaben gegenüber der restlichen zum ersten Federelement 21 zugewandten Oberfläche 16d des Steuerkolbens 16 ausgeführt ist, wie es in den 2, 3 und 4 dargestellt ist. Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass der radial innere Rand 16b des Steuerkolbens, gegenüber der restlichen zum ersten Federelement 21 zugewandten Oberfläche 16d des Steuerkolbens 16 erhaben ausgeführt ist. Diese Ausführungsvariante ist in den Figuren nicht dargestellt, fällt aber ebenfalls in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß der in 2 dargestellten Ausführungsvariante kann der radial äußere Rand 16a des Steuerkolbens 16 in mehrere Segmente 27 unterteilt sein.
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Darüber hinaus kann die förmliche Ausgestaltung der zum ersten Federelement zugewandten Oberfläche 16d des Steuerkolbens 16 zwischen dem radial äußeren Rand 16a und dem radial innerem Rand 16b des Steuerkolbens 16 an die förmliche Ausgestaltung des ersten Federelements 21 angepasst sein.
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Ein Beispiel dessen wird aus dem Zusammenschau der 3 und 4 besonders deutlich. Wie in den 3 und 4 abgebildet, kann der erhabene radial äußere Rand 16a eine innere Kante 16e aufweisen, deren förmliche Ausgestaltung an die förmliche Ausgestaltung des ersten Federelements 21 angepasst ist, welche das Federelement 16 annimmt, nach dessen Verformung bis zur maximal zulässigen, durch die Höhendifferenz 16c des Steuerkolbens 16 definierten Durchbiegehöhe.
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Wie bereits vorstehend erläutert, kann vorgesehen sein, dass die Dämpfventilanordnung 1 mindestens ein zusätzliches Distanzbauteil 28 umfasst, welches zwischen dem Steuerkolben 16 und dem ersten Federelement 21 angeordnet ist und einer Feineinstellung der Höhendifferenz 16c dient. Diese Ausführungsvariante ist in den Figuren zwar nicht dargestellt, ist aber ebenfalls in Sinne der Erfindung realisierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dämpfventilanordnung
- 2
- Zylinder
- 3
- Träger
- 4
- Dämpfkolben
- 5
- Rückschlagventil
- 6
- erster Strömungskanal
- 7
- Ventilscheibe
- 8
- erster Arbeitsraum
- 9
- zweiter Arbeitsraum
- 10
- Steueranordnung
- 11
- Steuertopf
- 12
- Topfwand
- 13
- Topfboden
- 14
- Steuerraum
- 15
- zweiter Strömungskanal
- 16
- Steuerkolben
- 16a
- radial äußerer Rand des Steuerkolbens
- 16b
- radial innerer Rand des Steuerkolbens
- 16c
- Höhendifferenz
- 16d
- Oberfläche
- 16e
- Kante
- 17
- Dichtungsanordnung
- 18
- Dichtungsring
- 19
- Nut
- 20
- Federanordnung
- 21
- erstes Federelement
- 21a
- Innenrand des ersten Federelements
- 21b
- Außenrand des ersten Federelements
- 22
- zweites Federelement
- 23
- drittes Federelement
- 24
- Distanzring
- 26
- Gleitelement
- 27
- Segment
- 28
- Distanzbauteil
- 29
- Führungshülse
- 29a
- erster Führungsabschnitt
- 29b
- zweiter Führungsabschnitt
- 30
- Verbindungsmittel
- 31
- Zulaufdrossel
- 32
- Ablaufdrossel
- 33
- erster Anschlag
- 34
- zweiter Anschlag
- A
- Längsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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