DE102017208026A1 - Signalanlage zum Befestigen auf einem Dach eines Kraftfahrzeuges und Kraftfahrzeug - Google Patents
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Abstract
Erfindungsgemäß wird eine Signalanlage (1) zum Geben mindestens eines Sondersignals und zum Befestigen auf einem Dach (5) eines Kraftfahrzeuges (2) zur Verfügung gestellt. Die Signalanlage (1) umfasst dabei ein in Fahrtrichtung (101) gerichtetes Gehäuse (4), das einen geringen Strömungswiderstand aufweist. Des Weiteren umfasst die Signalanlage (1) eine innerhalb des Gehäuses (4) angeordnete Signaleinheit (3), die zum Geben von Sondersignalen ausgebildet ist. Das Gehäuse (4) weist dabei mindestens zwei Gehäuseseiten (4a, 4b) auf, wobei die eine Gehäuseseite (4a) dem Dach zugewandt und die andere Gehäuseseite (4b) dem Dach abgewandt ist. Die dem Dach zugewandte Seite (4a) ist der Form des Daches (5) angepasst. Die dem Dach (5) abgewandte Gehäuseseite (4b) entspricht der Saugseite (106) eines Tragflächenprofils (12).
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Signalanlage zum Geben mindestens eines Sondersignals und zum Befestigen auf einem Dach eines Kraftfahrzeuges. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug.
- Signalanlagen von Einsatzfahrzeugen, die zum Geben von Sondersignalen ausgebildet sind, sind typischerweise auf dem Dach des Einsatzfahrzeuges befestigt. Die Befestigung der Signalanlage auf dem Dach des Kraftfahrzeuges hat vor allem den Vorteil, dass die Signalanlage gegenüber dem Rest der Verkehrsteilnehmer gut sichtbar ist. Damit können die restlichen Verkehrsteilnehmer vor dem Sonderrecht eines Einsatzfahrzeuges frühzeitig gewarnt werden.
- Eine Anordnung der Signalanlage auf dem Dach eines Einsatzfahrzeuges birgt jedoch den Nachteil des erhöhten Luftwiderstandes des Gesamtfahrzeuges. Insbesondere im Hinblick auf elektrisch betriebene Einsatzfahrzeuge für die Polizei sind Hersteller von Kraftfahrzeugen bemüht, den Luftwiderstand so stark wie möglich zu mindern. Hierbei steht vor allem die Reichweite des elektrisch betriebenen Einsatzfahrzeuges im Vordergrund. Ein weiteres Bemühen der Hersteller liegt in der Erhöhung der Höchstgeschwindigkeit des Einsatzfahrzeuges. Damit die Verfolgung von schnellen Kraftfahrzeugen immer möglich ist, ist auch hier das Reduzieren des Luftwiderstandes angebracht. Bei einer erhöhten Kilometerleistung eines mit einer Signalanlage bestückten Einsatzfahrzeuges ist ferner ein signifikanter Kraftstoffmehrverbrauch zu beobachten. Des Weiteren sind aufgrund der durch die Signalanlage entstehenden Verwirbelungen die Fahreigenschaften nachteilig beeinflusst.
- Das Reduzieren des Luftwiderstandes wurde bereits in mehreren Dokumenten thematisiert. Da die Lampeneinheiten der Signalanlagen erst in den letzten Jahren immer kleinere Bauformen annahmen, ist der Aufbau einer Signalanlage eines Einsatzfahrzeuges noch typischerweise voluminös. Luftturbulenzen an solch voluminösen Signalanlagen versucht die
US 4,334,211 A dadurch zu vermeiden, indem auf der der Fahrtrichtung zugewandten Seite der Signalanlage Turbulenzen erzeugt werden. Die Überlagerung der so erzeugten Turbulenzen mit den Verwirbelungen der Luftströmung reduziert den Luftwiderstand des Gesamtfahrzeuges. Einen anderen Ansatz wählt dieWO 2014/195732 A2 - In der
DE 203 10 472 U1 wird eine Signalanlage mit einem Gehäuse offenbart, dessen dem Dach zugewandte Gehäuseseite direkt mit dem Dach befestigt ist, so dass keine Luft zwischen der Signalanlage und dem Dach durchströmen kann. Die Form des Gehäuses der Signalanlage aus derDE 203 10 472 U1 ist ferner dazu ausgestaltet, den Luftwiderstand weiter zu minimieren. - Einen ganz anderen Ansatz verfolgt die
US 7,825,790 B2 . In dieser Offenbarung wird die Signalanlage in das Dach des Einsatzfahrzeuges integriert. Die Signalanlage des Einsatzfahrzeuges ist in der Art ausgestaltet, dass bei einer Verwendung der Signalanlage die Signalanlage aus dem Dach herausgefahren wird und nach dem Benutzen wieder in das Dach hineingefahren wird. In einer Ausgestaltung der inUS 7,825,790 B2 beschriebenen Signalanlage kann durch unterschiedliches Einstellen des Winkels des flachen Gehäuses relativ zum Fahrzeugdach der Luftwiderstand im herausgefahrenen Zustand verringert werden. Hierbei ist der Luftwiderstand am geringsten wenn die Signalanlage im nicht benutzten Zustand im Dach verschwunden ist. - Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine vorteilhafte Signalanlage zum Geben mindestens eines Sondersignals und zum Befestigen auf einem Dach eines Kraftfahrzeuges zur Verfügung zu stellen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein für das Nutzen der Signalanlage benötigtes Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen.
- Die erste Aufgabe wird durch eine Signalanlage nach Anspruch 1 und die zweite Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 11 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung.
- Erfindungsgemäß wird eine Signalanlage zum Geben mindestens eines Sondersignals und zum Befestigen auf einem Dach eines Kraftfahrzeuges zur Verfügung gestellt. Die Signalanlage umfasst dabei ein Gehäuse, dessen Ausgestaltung in einer Luftströmung einen geringen Strömungswiderstand aufweist. Des Weiteren umfasst die Signalanlage eine innerhalb des Gehäuses angeordnete Signaleinheit, die zum Geben von Sondersignalen ausgebildet ist. Das Gehäuse weist dabei mindestens zwei Gehäuseseiten auf, wobei die eine Gehäuseseite dem Dach zugewandt und die andere Gehäuseseite dem Dach abgewandt ist. Die dem Dach zugewandte Seite ist der Form des Daches angepasst. Die dem Dach abgewandte Gehäuseseite entspricht der Saugseite eines Tragflächenprofils. Hierbei kann das Kraftfahrzeug ein Einsatzfahrzeug der Polizei, der Feuerwehr oder eines privaten Sicherheitsdienstes sein.
- Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung entspricht die dem Dach abgewandte Gehäuseseite der Signalanlage der Saugseite eines NACA-Profils. NACA-Profile sind zweidimensionale Querschnitte von Tragflächenprofilen für Flugzeuge. Dabei steht NACA für „National Advisory Committee for Aeronautics“. Die NACA-Profile stellen unterschiedliche Ausgangsprofile für Entwürfe von weiteren Tragflächen dar. Dabei sind die NACA-Profile selbst Variationen eines Ursprungsprofils. Die Entwicklungen von Tragflächen, insbesondere in den Anfängen der Luftfahrtgeschichte, basierten meist auf NACA-Profilen. Die Signalanlage der vorliegenden Erfindung weist vorzugsweise ein Gehäuse auf, dessen dem Dach abgewandte Gehäuseseite der Saugseite eines NACA-Profils 8416 entspricht.
- Während der Fahrt des Kraftfahrzeuges entsteht eine Luftströmung. Der Aufbau eines modernen Kraftfahrzeuges ist derart gestaltet, dass die Luftströmung meist laminar an dem Dach des Kraftfahrzeuges vorbeigeleitet wird. Dabei entstehen, insbesondere hinter Kanten, an denen die Richtung der Luftströmung geändert wird, Niederdruckbereiche. Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Signalanlage in einem dieser Niederdruckbereiche angeordnet. Dabei weist die zur Fahrtrichtung zugewandte Kante der Signalanlage gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung einen Abstand von 0,45 m bis 0,60 m zu der der Fahrtrichtung abgewandten Kante der Windschutzscheibe auf.
- Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird der Luftwiderstand weiter reduziert, indem die dem Dach des Kraftfahrzeuges abgewandte Gehäuseseite eine raue Schicht aufweist, die dazu ausgebildet ist, den Auftrieb zu reduzieren. Durch das Bilden kleiner Verwirbelungen wird der durch die Form des Gehäuses der Signalanlage entstehende Auftrieb wieder reduziert. Dabei ist die raue Schicht transparent. Das Licht der Signaleinheit innerhalb des Gehäuses wird somit nicht von der rauen Schicht absorbiert. Die raue Schicht kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eine Reynold-Zahl größer 300.000 aufweisen.
- Die Signalanlage ist direkt mit dem Dach verbunden, so dass keine Luft zwischen der Signalanlage und dem Dach hindurchströmen kann. Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist zwischen der Signalanlage und dem Dach eine elastische Schicht angeordnet. Diese elastische Schicht gleicht die unterschiedlichen Dachformen der einzelnen Dachtypen aus, um eine Anpassung der dem Dach zugewandten Gehäuseseite der Signalanlage an die Dachform zu gewähren.
- Damit eine Lackierung des Daches nicht beschädigt wird, ist gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eine Vliesschicht zwischen der dem Dach zugewandten Gehäuseseite und dem Dach angeordnet.
- Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist des Weiteren der Abstand zwischen dem Gehäuse und der Windschutzscheibe zum einen abhängig vom Fahrzeugtyp. Zum anderen ist dieser Abstand abhängig von einem Winkel, der zwischen der Windschutzscheibe und einem mittleren Dachverlauf definiert ist. Ein mittlerer Dachverlauf ist definiert durch eine Mittelung des realen Dachverlaufs entlang der Richtung der Luftströmung.
- Die Signaleinheit in dem Gehäuse der Signalanlage weist gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eine Blaulichteinheit und ein Folgetonhorn auf.
- Das Gehäuse der erfindungsgemäßen Signalanlage weist Stirnseiten auf, an denen jeweils eine Befestigungsvorrichtung angeordnet ist. Diese Befestigungsvorrichtungen sind dazu ausgebildet, die Signalanlage an einem Dach eines Kraftfahrzeuges zu befestigen.
- Außerdem stellt die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Signalanlage zur Verfügung.
- Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.
-
1 zeigt ein Einsatzfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Signalanlage, die auf einem Dach eines Einsatzfahrzeuges montiert ist. -
2 zeigt das Einsatzfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Signalanlage, wobei in2 die Luftströmung über dem Dach des Kraftfahrzeuges mit dargestellt ist. -
3 zeigt eine Seitendarstellung eines Einsatzfahrzeuges mit einer erfindungsgemäßen Signalanlage. -
4 zeigt ein Gehäuse einer erfindungsgemäßen Signalanlage, wobei nur der der Fahrtrichtung zugewandte Bereich des Gehäuses der Signalanlage dargestellt ist. -
5 zeigt die erfindungsgemäße Signalanlage in einer Frontdarstellung, wobei nur die Fahrerseite dargestellt ist. -
6 zeigt einen Querschnitt eines Tragflächenprofils, welches dem NACA-8416-Profil entspricht. -
7 zeigt einen Querschnitt eines Gehäuses einer erfindungsgemäßen Signalanlage. - Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Signalanlage zum Geben mindestens eines Sondersignals und zum Befestigen auf einem Dach eines Kraftfahrzeuges beschrieben.
- Die erfindungsgemäße Signalanlage
1 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf einem Polizeifahrzeug2 montiert, wie dies in1 dargestellt ist. Gerade bei Polizeifahrzeugen2 ist es enorm wichtig, dass zum einen die Kraftfahrzeuge2 eine dem zu Verfolgenden entsprechende Geschwindigkeit erreichen können und zum anderen ein Fahrverhalten aufweisen, so dass eine Verfolgung auch bis zum Ende durchgeführt werden kann. Beide Fahrzeugeigenschaften werden durch den Luftwiderstand beeinflusst. Neben den genannten Fahrzeugeigenschaften beeinflusst der Luftwiderstand auch den Kraftstoffverbrauch der Kraftfahrzeuge2 und somit die Wirtschaftlichkeit der Einsatzfahrzeuge2 . Hinzu kommt, dass die Nachfrage nach elektrischen Einsatzfahrzeugen2 steigt. Da die Reichweiten der elektrischen Einsatzfahrzeuge2 gegenüber den Reichweiten von Kraftfahrzeugen2 mit Benzinmotoren bzw. Dieselmotoren noch stark begrenzt sind, werden große Anstrengungen unternommen, den Luftwiderstand der Einsatzfahrzeuge2 so stark wie möglich zu minimieren. - Das Polizeieinsatzfahrzeug
2 in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist eine Signaleinheit3 auf, in der eine Blaulichteinheit und ein Folgetonhorn integriert sind. Die Signaleinheit3 ist dazu ausgebildet, Sondersignale zu geben. Diese Signaleinheit3 ist in einem Gehäuse4 einer Signalanlage1 auf dem Dach5 des Polizeieinsatzfahrzeuges2 montiert. Das Gehäuse4 der Signalanlage1 ist an den Stirnseiten über eine Befestigungsvorrichtung7 mit dem Dach5 des Einsatzfahrzeuges2 verbunden, wie dies in5 gut zu erkennen ist. Das Gehäuse4 der Signalanlage1 weist einen geringen Strömungswiderstand in Fahrtrichtung101 auf. Die dem Dach5 zugewandte Gehäuseseite4a der Signalanlage1 ist mit dem Dach5 des Einsatzfahrzeuges2 in derart verbunden, dass keine Luft zwischen dem Dach5 und der Signalanlage1 hindurchströmen kann. Damit die Signalanlage1 auf unterschiedlichen Fahrzeugtypen der Einsatzfahrzeuge2 montiert werden kann, befindet sich in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine elastische Schicht10 zwischen dem Gehäuse4 der Signalanlage1 und dem Dach5 des Einsatzfahrzeuges2 (vgl.4 ). Ferner verhindert eine Vliesschicht11 zwischen dem Gehäuse4 der Signalanlage1 und dem Dach5 des Einsatzfahrzeuges2 das Zerkratzen des Lacks des Einsatzfahrzeuges2 . - Das Besondere der vorliegenden Erfindung ist die dem Dach
5 abgewandte Gehäuseseite4b der Signalanlage1 . Die dem Dach5 abgewandte Gehäuseseite4b der Signalanlage1 entspricht der Saugseite106 eines Tragflächenprofils12 . Die Ausgestaltungen der dem Dach5 abgewandten Gehäuseseite4b können den unterschiedlichsten Tragflächenprofilen12 nachempfunden sein. Vorzugsweise werden NACA-Profile verwendet. Vor allem das Tragflächenprofil12 NACA-8416 weist eine Saugseite106 auf, deren Querprofil sich sehr gut als Vorlage für das Querprofil einer dem Dach5 abgewandten Gehäuseseite4b einer erfindungsgemäßen Signalanlage1 eignet. Das Profil NACA-8416 ist in6 gezeigt. - Die erfindungsgemäße Signalanlage
1 ist auf dem Dach5 des Einsatzfahrzeuges2 in derart montiert, dass die Luft, die über das Dach5 hinwegströmt, nicht beeinflusst wird, so dass keine weiteren zusätzlichen Luftturbulenzen entstehen. In der vorliegenden Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die Signalanlage1 in einem Niederdruckbereich102 der Luftströmung100 angeordnet ist. Ein Niederdruckbereich102 der Luftströmung100 entsteht beispielsweise hinter Kanten, die derart abgerundet sind, dass die laminare Luftströmung100 nicht abreißt und es zu keinen Luftturbulenzen kommt. Bei modernen Kraftfahrzeugen2 entstehen solche Niederdruckbereiche102 kurz hinter der Windschutzscheibe6 stromabwärts der Luftströmung100 (vgl.2 ). In diesem Bereich ist in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Signalanlage1 montiert. Meist wird hier ein Abstand105 von 0,45 m bis 0,60 m zwischen dem Gehäuse4 und der Windschutzscheibe6 gewahrt. Jedoch ist dieser Abstand105 vom Fahrzeugtyp abhängig. Des Weiteren wird diese Abhängigkeit von dem Winkel104 zwischen dem mittleren Dachverlauf und dem Anstieg der Windschutzscheibe6 beeinflusst (vgl.3 ). Hier kann, je nachdem wie die Luft über das Dach5 des Kraftfahrzeuges2 laminar strömt, der genaue Ort des Niederdruckbereiches102 variieren. Weiterhin ist der Ort des Niederdruckbereiches102 von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges2 abhängig. - In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die dem Dach
5 abgewandte Gehäuseseite4 der erfindungsgemäßen Signalanlage1 mit einer rauen Schicht103 bedeckt (vgl.7 ). Diese raue Schicht103 hat die Funktion, kleine Luftturbulenzen zu erzeugen. Damit wird erreicht, dass das Kraftfahrzeug2 keinen zusätzlichen Auftrieb erfährt. Insbesondere soll hierbei ein Auftrieb durch die Nachbildung eines Tragflächenprofils12 verhindert werden. Vor allem durch die Nachbildung eines NACA-Profils, insbesondere eines NACA-8416-Profils, das für eine hohe Saugseite106 optimiert wurde, soll ein Auftrieb verhindert werden. Diese raue Schicht103 ist ferner transparent, so dass das innerhalb des Gehäuses4 der Signalanlage1 entstehende Licht die raue Schicht103 ohne Absorption passieren kann. Ferner weist die raue Schicht103 eine Reynolds-Zahl von größer 300.000 auf. - Die vorliegende Erfindung wurde anhand von einem Ausführungsbeispiel zu Erläuterungszwecken detailliert beschrieben. Ein Fachmann erkennt jedoch, dass Abweichungen von dem Ausführungsbeispiel möglich sind und von dem Ausführungsbeispiel abgewichen werden kann. So können zum Beispiel neben den Einsatzfahrzeugen der Polizei, auch Kraftfahrzeuge der Feuerwehr oder des privaten Sicherheitsdienstes genutzt werden. Die Erfindung soll daher nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt sein, sondern lediglich durch die beigefügten Ansprüche.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Signalanlage
- 2
- Kraftfahrzeug
- 3
- Signaleinheit
- 4
- Gehäuse
- 4a
- dem Kraftfahrzeug zugewandte Gehäuseseite
- 4b
- dem Kraftfahrzeug abgewandte Gehäuseseite
- 5
- Dach
- 6
- Windschutzscheibe
- 7
- Befestigungsvorrichtung
- 8
- mittlerer Dachverlauf
- 10
- elastische Schicht
- 11
- Vliesschicht
- 12
- Tragflächenprofil
- 100
- Luftströmung
- 101
- Fahrtrichtung
- 102
- Niederdruckbereich
- 103
- raue Schicht
- 104
- Winkel
- 105
- Abstand
- 106
- Saugseite
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- US 4334211 A [0004]
- WO 2014/195732 A2 [0004]
- DE 20310472 U1 [0005]
- US 7825790 B2 [0006]
Claims (12)
- Signalanlage (1) zum Geben mindestens eines Sondersignals und zum Befestigen auf einem Dach (5) eines Kraftfahrzeuges (2), umfassend ein einen geringen Strömungswiderstand aufweisendes Gehäuse (4) sowie eine innerhalb des Gehäuses (4) angeordnete, zum Geben von Sondersignalen ausgebildete Signaleinheit (3), wobei das Gehäuse (4) eine dem Kraftfahrzeug (2) zugewandte, dem Dach (5) angepasste Gehäuseseite (4a) und eine dem Dach abgewandte Gehäuseseite (4b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Dach (5) abgewandte Gehäuseseite (4b) der Saugseite (106) eines Tragflächenprofils (12) entspricht.
- Signalanlage (1) nach
Anspruch 1 , wobei während der Fahrt des Kraftfahrzeuges (2) eine über dem Dach (5) des Kraftfahrzeuges (2) entstehende Luftströmung (100) einen Niederdruckbereich (102) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalanlage (1) auf dem Dach (5) innerhalb des Niederdruckbereiches (102) angeordnet ist. - Signalanlage (1) nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass die dem Kraftfahrzeug (2) abgewandte Gehäuseseite (4b) der Saugseite (106) eines NACA-Profils entspricht. - Signalanlage (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass die dem Dach (5) abgewandte Gehäuseseite (4b) eine transparente, raue, zur Reduzierung des Auftriebs ausgebildete Schicht (103) aufweist. - Signalanlage (1) nach
Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass die raue Schicht (103) eine Reynoldzahl größer 300000 aufweist. - Signalanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Dach (5) zugewandte Gehäuseseite (4a) eine elastische, zum Ausgleichen der Dachform des Daches (5) ausgebildete Schicht (10) aufweist.
- Signalanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Dach (5) zugewandte Gehäuseseite (4a) eine zum Schutz der Lackierung des Daches (5) ausgebildete Vliesschicht (11) aufweist.
- Signalanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (105) von 0,45m bis 0,60m zwischen dem Gehäuse (4) und der Windschutzscheibe (6) gewahrt ist.
- Signalanlage (1) nach
Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (105) zwischen dem Gehäuse (3) und der Windschutzscheibe (6) abhängig vom Fahrzeugtyp und von einem Winkel (104) zwischen der Windschutzscheibe (6) und einem mittleren Dachverlauf (8) ist. - Signalanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaleinheit (3) eine Blaulichteinheit und ein Folgetonhorn aufweist.
- Signalanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) Stirnseiten mit einer Befestigungsvorrichtung (7) aufweist, die für eine Befestigung der Signalanlage (1) an einem Dach (5) eines Kraftfahrzeuges (2) ausgebildet ist.
- Kraftfahrzeug (2) mit einer Signalanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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