DE10307979B4 - Kotflügel mit integriertem Luftzuführungssystem - Google Patents
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Abstract
Komponente für ein motorbetriebenes Fahrzeug (10) umfassend: Kotflügel (24) mit einem C-förmigen Gewölbe (43) zur Überdeckung eines Rades (28), wobei der Kotflügel (24) eine dem Gewölbe (43) gegenüberliegende Fläche (44) aufweist und so ein Radschachtteil (38) bildet, wobei ein Lufteinlasssystem (40) mit einem integrierten Geräuschdämpfungssystem vorgesehen ist, das vom Kotflügel (24) getragen wird, wobei das Gewölbe (43) und das Lufteinlasssystem (40) einen Luftdurchlass ermöglichen, wobei dieser eine Einlassöffnung (41) und einen Auslass (42) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftdurchlass der Kontur des Gewölbes (43) nachlaufend geformt ist, dass die Länge eines Luftführungsweges im Lufteinlasssystem (40) ein Vielfaches der Länge beträgt, die dem Teil des der Kontur des Gewölbes (43) nachlaufend geformten Luftführungskanals entspricht, und dass das Geräuschdämpfungssystem (60) als Herschel-Quincke-Röhre ausgebildet ist.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine einen Kotflügel umfassende Komponente für ein motorbetriebenes Fahrzeug gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.
- Kotflügel sind typischerweise C-förmige Gewölbe, die oberhalb eines jeden Rades eines Fahrzeuges angeordnet sind, um das Eindringen von (Spritz-)Wasser und Gegenständen wie z. B. Steine in das innere eines Fahrzeuges und insbesondere in den Motorraum zu verhindern. Ein Luftzuführungssystem leitet Luft von der Umgebung zum Motor, um in diesem einen Verbrennungsprozess zu ermöglichen. Ein solches Luftzuführungssystem beinhaltet ein Rohr, dessen Öffnung meist im Frontbereich des Fahrzuges in der Nähe des Kühlers angeordnet ist. Das Rohr führt dann weiter zu einer Drosselklappe. Verschiedene aktive oder passive Geräuschverminderungssysteme können mit dem Luftzuführungssystem verbunden sein. Diese Geräuschverminderungssysteme sind innerhalb des Motorraums angeordnet, jedoch ist es aufgrund ihrer Grösse schwierig, diese innerhalb der engen Begrenzungen des Motorraumes tatsächlich unterzubringen. Darüber hinaus ist der verfügbare Platz innerhalb des Motorraums weiter eingeschränkt durch zusätzlich dort unterzubringende Komponenten und durch gestalterische Vorgaben für das Fahrzeug insgesamt.
- Sogenannte Viertelwellenlängen-Röhren und Helmholtz-Resonatoren werden allgemein eingesetzt, um die Schallemissionen im Passagierraum eines Fahrzeuges zu reduzieren. Ein anderes Beispiel eines passiven Geräuschverminderungssystems ist die Herschel-Quincke-Röhre (HQ-Röhre), die eine bessere Geräuschdämpfung aufweist. HQ-Röhren dämpfen den Lärm über ein breiteres Frequenzspektrum als Viertelwellenlängen-Röhren oder als Helmholtz-Resonatoren.
- HQ-Röhren wurden bis jetzt in Personenfahrzeugen nicht eingesetzt, da sie ziemlich viel Platz beanspruchen, nämlich weit mehr, als in einem Motorraum tatsächlich zur Verfügung steht.
- Aus der
JP 11 351 086 A - Aus der
JP 02 147 434 A - Weitere kompakte Lufteinlasssysteme sind aus der
JP 02 208 129 A JP 01 197 119 A DE 201 00 396 U1 bekannt. - Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Motorfahrzeugkomponente bzw. ein Fahrzeug mit einem Geräuschverminderungssystem wie z. B. eine HQ-Röhre anzugeben, das einerseits verbesserte Geräuschverminderungseigenschaften aufweist und andererseits den Motorraum nicht noch mehr beansprucht.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im Patentanspruch 1 angegebene Komponente sowie durch das im Patentanspruch 8 angegebene Fahrzeug gelöst.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.
- Die vorliegende Erfindung beinhaltet eine Fahrzeugkomponente die einen Kotflügel und ein Luftzuführungssystem umfasst. Anstelle des Begriffes Luftzuführungssystem ist auch der Begriff Lufteinlasssystem gebräuchlich. Durch die erfindungsgemässe Anordnung von Kotflügel und Lufteinlasssystem wird zusammen mit dem Chassis ein Motorraum gebildet, in dem ein Motor untergebracht ist. Dabei definiert der Kotflügel einen Radschacht und überdeckt teilweise ein Rad. Der Kotflügel enthält zwei voneinander getrennte Strömungskanäle, durch die Luft zum Motor geführt wird. Im besonderen ist der Kotflügel als C-förmiges Gewölbe ausgebildet, um so das betreffende Rad abzudecken. Der Kotflügel weist ebenfalls eine Fläche gegenüber der dem Rad zugewandten Fläche auf. Das Lufteinlasssystem wird vom Kotflügel getragen und wird vorzugsweise daran mit einem geschweissten Bördelrand befestigt. Das Lufteinlasssystem und die eine Fläche des Kotflügels definieren einen Strömungskanal. Dieser weist eine Einlassöffnung für die Umgebungsluft und einen Auslass zu den Drosselklappen zum Motor. So kann erfindungsgemäß ein passives Geräuschdämpfungssystem in Form einer Herschel-Quincke-Röhren-Anordnung durch den Kotflügel und das Lufteinlasssystem gebildet werden. Weitere Strömungskanäle können auf eine vergleichbare Weise geschaffen werden und die in den vorgenannten Kotflügel und Lufteinlasssystem integrierbar sind.
- Darüber hinaus charakterisiert sich die erfindungsgemäße Komponente dadurch, dass der Luftdurchlass als der Kontur des Gewölbes nachlaufend geformt ist und dass die Länge eines Luftführungsweges im Lufteinlasssystem ein Vielfaches der Länge beträgt, die dem Teil des der Kontur des Gewölbes nachlaufend geformten Luftführungskanals entspricht. Durch diese Bauweise vereinfacht sich die Integration einer Herschel-Quincke-Röhre in das Geräuschdämpfungssystem. Das erfindungsgemäße Fahrzeug charakterisiert sich ebenfalls dadurch, dass der Luftdurchlass als der Kontur des Gewölbes nachlaufend geformt ist und dass die Länge des Luftführungsweges in den wenigstens zwei Luftströmungskanälen die Länge des der Kontur des Gewölbes nachlaufend geformten Luftführungweges um ein Vielfaches übersteigt. Darüber hinaus charakterisiert sich das Fahrzeug gemäß der Erfindung auch dadurch, dass die Karosserie ein vorderes Teil aufweist, an dem eine Einlassöffnung angeordnet ist, so dass während der Fahrt ein Staudruck auf diese Einlassöffnung entsteht.
- Der als Komponente integrierte Kotflügel und das zugehörige Lufteinlasssystem kann durch einen geeigneten plastischen Formungsprozess wie z. B. durch Spritzguss hergestellt werden. Der Radschacht und die Teile des Lufteinlasssystems können aus verschiedenen weiteren Komponenten bestehen und miteinander mittels eines geschweissten Bördelrandes verbunden sein.
- Die Erfindung ermöglicht, ein Geräuschdämpfungssystem, nämlich eine Herschel-Quincke-Röhren-Anordnung so unterzubringen, dass einerseits eine verbesserte Geräuschdämpfung erzielt wird und andererseits der verfügbare Motorraum dadurch erhöht wird.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigen:
-
1 Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einem erfindungsgemässen Kotflügel mit integriertem Lufteinlasssystem; -
2 perspektivische Ansicht des erfindungsgemässen Kotflügels mit integriertem Lufteinlasssystem; -
3 detailliertere perspektivische Ansicht eines Radschachtes als Teil gemäss2 ; -
4 perspektivische Ansicht von unten eines ersten Abdeckbereiches des Luftzuführungssystem gemäss2 ; -
5 perspektivische Ansicht von unten eines zweiten Abdeckbereiches des Luftzuführungssystem gemäss2 ; -
6 perspektivische Ansicht von unten eines dritten Abdeckbereiches des Luftzuführungssystem gemäss2 ; -
7 perspektivische Ansicht von unten eines vierten Abdeckbereiches des Luftzuführungssystem gemäss2 ; -
8 schematische Ansicht einer Herschel-Quincke-Röhre (HQ-Röhre) für die passive Geräuschverminderung als Teil des erfindungsgemässen Kotflügel mit integriertem Luftzuführungssystem gemäss2 . -
1 zeigt den vorderen Teil eines Fahrzeuges10 , das einen Kotflügel24 mit einem integriertem Luftzuführungssystem gemäss der vorliegenden Erfindung enthält. Die Karosserie14 des Fahrzeuges10 wird vom Chassis12 getragen. Chassis12 und Karosserie14 definieren den Motorraum16 des Fahrzeuges10 . Es ist auch eine Anordnung für ein heckbetriebenes Fahrzeug10 möglich. Das Fahrzeug10 weist einen Motor18 auf, dem ein Verteiler20 und Drosselklappen22 zugeordnet sind. Diese Anordnung der vorgenannten Teile18 ,20 und22 im Motorraum16 ist allgemein bekannt. Ein Luftfilter34 kann zwischen dem erfindungsgemässen Kotflügel24 mit integriertem Lufteinlasssystem und der Drosselklappe22 des Motors mittels Schläuchen36a und36b eingefügt sein. - Der Kotflügel
24 ist zwischen dem Motorraum16 und einem Dämpfer30 angeordnet, der so einen Radschacht26 bildet. Der Kotflügel24 ist C-förmig ausgebildet und teilweise um das Rad angeordnet, um ein Eindringen von Wasser und von Gegenständen in den Motorraum zu verhindern. Der Kotflügel umfasst nach unten gerichtete Flansche25 , an denen ein Gummideckel29 befestigt ist. Dieser zwischen Rad28 und Motorraum16 befindliche Gummideckel29 ist aus dem Stand der Technik bekannt und bildet eine weitere Barriere, um das Eindringen von Wasser und von Gegenständen zu verhindern. Der Dämpfer30 ist am Kotflügel24 mit Verbindungsmitteln31 befestigt, so dass der Kotflügel eine teilweise strukturelle Befestigung des Dämpfers30 erlaubt. - Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine Verringerung des Platzbedarfs im Motorraum
16 , da ein Geräuschdämpfungssystem im Kotflügel mit integriertem Lufteinlasssystem untergebracht werden kann. - Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel mit einer Herschel-Quincke-Röhre beschrieben. Ebenso können auch andere Geräuschdämpfungssystem wie z. B. Viertelwellen-Röhren oder Helmholtz-Röhren in den Kotflügel mit integriertem Lufteinlasssystem eingebaut werden. Die vorlegende Erfindung eignet sich deshalb so gut für den Einbau einer Herschel-Quincke-Röhre, weil der Kotflügel mit integriertem Lufteinlasssystem eine entsprechend grosse Fläche beinhaltet. Herschel-Quincke-Röhren benötigen darüber hinaus eine beträchtliche funktionelle Länge. Derartige Längen konnten bisher in einem Motorraum nicht untergebracht werden.
- In
2 ist der Kotflügel24 dargestellt, der einen Teil des dadurch gebildeten Radschachtes38 zeigt. Der Kotflügel24 trägt ein Luftzuführungsteil40 . Dieses Teil40 ist über geschweisste Bördelränder55 mit dem Kotflügel24 verbunden. Das Radschachtteil38 hat eine erste C-förmige Oberfläche bzw. Fläche43 und ist gegenüber dem Rad28 (nicht dargestellt in2 ) angeordnet. Eine zweite Fläche44 (nicht dargestellt in2 ) ist der ersten Fläche43 gegenüberliegend und definiert einen Strömungskanal. Für die folgenden Ausführungen wird nun Bezug auf die2 bis4 genommen: Der Kotflügel24 enthält eine Einlassöffnung41 relativ nach vorne, d. h. in Fahrtrichtung des Fahrzeugs10 . Dadurch ergibt sich während der Fahrt ein Staudruck auf diese Einlassöffnung41 . Von der Einlassöffnung41 führt ein Strömungskanal zum Auslass42 , an dem über Schläuche eine Drosselklappe22 angeschlossen ist. Das Lufteinlassteil40 beinhaltet als Rohre gewölbte Hauben46 ,48 und50 , die zusammen mit dem Kotflügel24 Strömungskanäle bilden. Zusätzliche Röhren52 und54 können an das Lufteinlassteil40 angeschweisst sein, um so Teil des integrierten Kotflügels24 zu bilden. - Aus den
3 bis7 geht nun hervor, dass der Radschachtteil38 einen ersten Halbkreis56 des Luftdurchlasses und das Lufteinlassteil40 einen zweiten Halbkreis58 des Luftdurchlasses bildet. Ein Strömungskanal62 erstreckt sich von der Einlassöffnung41 zum Auslass42 und ermöglicht den Durchlass von Luft aus der Umgebung zum Motor18 für den Verbrennungsprozess. Ein Geräuschdämpfungssystem60 kann in den vorliegenden erfindungsgemässen Kotflügel24 integriert werden, ohne dass dafür Platz des Motorraums16 beansprucht wird. Ein aktives oder passives Geräuschdämpfungssystem kann bündig mit dem Strömungskanal verbunden werden und wird durch das Radschachtteil38 und das Lufteinlassteil40 gebildet. Beispielsweise kann eine Herschel-Quincke-Röhre so in den Kotflügel24 integriert werden. Herschel-Quincke-Röhren erlauben eine Geräuschdämpfung in einem breiteren Frequenzband als Viertelwellen-Röhren oder als Helmholtz-Resonatoren. Herschel-Quincke-Röhren konnten bislang nicht in Fahrzeuge integriert werden, da der Motorraum hierfür zu klein war. - Eine Herschel-Quincke-Röhren-Anordnung beinhaltet einen langen Bereich, der den Strömungskanal
62 zwischen Einlassöffnung41 und Auslass42 teilt. Diese Anordnung wird gebildet durch eine erste Röhre54 , die den Strömungskanal62 an den Verzweigungspunkten70 und72 teilt. Ein zweiter Strömungskanal66 erstreckt sich vom einen Verzweigungspunkt und ein dritter Strömungskanal68 erstreckt sich vom anderen Verzweigungspunkt. Ein Abschnitt69 des Strömungskanals62 definiert eine Länge zwischen den Verzweigungspunkten70 und72 , siehe dazu die schematische Darstellung in8 . - Eine bestimmte Frequenz wird für das Geräuschdämpfungssystem vorgegeben, z. B. 90 Hz. Wegen des breiten Frequenzbandes, das für Herschel-Quincke-Röhren typisch ist, wird in diesem Beispiel der Lärm in einem Frequenzband von 60 Hz bis 120 Hz gedämpft, dies aufgrund der Vorgabe der vorgenannten Zielfrequenz von 90 Hz. Nachdem die Zielfrequenz festgelegt ist, können die Längen der Strömungskanäle
64 ,66 und68 sowie des Abschnittes69 bestimmt werden. Die nachfolgend aufgeführte Gleichung wird zur Längenbestimmung eingesetzt:λ = c / f - Dabei bedeuten:
λ Wellenlänge;
c Schallgeschwindigkeit;
f Zielfrequenz. - Für eine typische Herschel-Quincke-Röhre ist die Länge des Abschnittes
69 λ / 2 64 beträgt λ so dass die Schallwelle innerhalb des ersten Strömungskanals eine gegenüber der Schalldruckwelle im Strömungskanal62 um 180° verschobene Phasenlage aufweist. Typischerweise beträgt die Länge des zweiten und dritten Strömungskanals66 und68 jeλ / 4 66 und68 werden durch die Enden74 bzw.76 begrenzt, so dass diese Viertelwellen-Röhren darstellen. Es wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Längen der Strömungskanäle so verändert werden können, um die durch die Herschel-Quincke-Röhren vorgenommene Geräuschdämpfung noch zu optimieren. Beispielsweise können gemäss der nachfolgenden Tabelle 1 für eine besondere Konfiguration eines Strömungskanals mit einem Durchmesser von 46 mm folgende Längen vorgesehen werden:Teil Länge des Teils [m] Strömungskanal 64 2,32 Strömungskanal 66 0,53 Strömungskanal 68 1,37 Abschnitt 69 0,46 - Um zusätzlich Platz zu sparen, kann vorgesehen werden, dass Teile des Geräuschdämpfungssystem
60 quer zu einer Ebene angeordnet sind, wobei diese Ebene tangential angelegt ist zur ersten Fläche43 bzw. tangential zum Gewölbe43 angeordnet ist; beispielsweise auch durch die durch die zusätzliche Röhre52 definierte tangentiale Ebene. - Die vorliegende Erfindung kann aus einem Kunststoff mit einem geeigneten Verformungsprozess realisiert werden. Beispielsweise kann dazu ein Spritzgussverfahren verwendet werden. Ein geeigneter Kunststoff ist vorzugsweise Polypropylen mit 20% Talk-Anteil. Die Komponenten werden zu einer Gussmasse mit einem passenden Verfahren verarbeitet.
- Die Erfindung wurde in einer anschaulichen Weise erläutert. Die verwendete Terminologie ist dabei als nicht beschränkend für das Wesen der vorliegenden Erfindung zu verstehen. Dabei können weitere Ausführungsformen durch Modifikationen des vorliegenden Erfindungsgedanken realisiert werden.
- Bezugszeichenliste
-
- 10
- Fahrzeug
- 12
- Rahmen, Chassis
- 14
- Karosserie
- 16
- Motorraum
- 18
- Motor, Verbrennungsmotor
- 20
- Verteiler
- 22
- Drosselklappe
- 24
- Kotflügel, splash shield
- 25
- Flansch, Trägerflansch
- 26
- Radschacht, wheel well
- 28
- Rad
- 29
- Gummideckel
- 30
- Dämpfer, fender
- 31
- Verbindungsmittel, Verbindungselement
- 34
- Filter, Luftfilter
- 36a,
- 36b Schlauch, Schlauchleitung
- 38
- Radschachtteil, wheel well portion
- 39
- Öffnung
- 40
- Luftzuführungsteil, Lufteinlassteil
- 41
- Einlassöffnung
- 42
- Auslass
- 43
- erste C-förmige Oberfläche, C-förmiges Gewölbe, erste Fläche
- 44
- Zweite Oberfläche, zweite Fläche
- 46, 48, 50, 50
- Haube, Kappe
- 52, 54
- zusätzliche Röhre
- 55
- geschweisster Bördelrand
- 56
- erster Halbkreis des Luftdurchlasses
- 58
- zweiter Halbkreis des Luftdurchlasses
- 60
- Geräuschdämpfungssystem
- 62
- Strömungskanal
- 64
- erster, paralleler Strömungskanal, Durchlass
- 66
- zweiter Strömungskanal, Durchlass
- 68
- dritter Strömungskanal, Durchlass
- 69
- Abschnitt
- 70
- erster Verzweigungspunkt
- 72
- zweiter Verzweigungspunkt
- 74
- erstes Ende
- 76
- zweites Ende
Claims (9)
- Komponente für ein motorbetriebenes Fahrzeug (
10 ) umfassend: Kotflügel (24 ) mit einem C-förmigen Gewölbe (43 ) zur Überdeckung eines Rades (28 ), wobei der Kotflügel (24 ) eine dem Gewölbe (43 ) gegenüberliegende Fläche (44 ) aufweist und so ein Radschachtteil (38 ) bildet, wobei ein Lufteinlasssystem (40 ) mit einem integrierten Geräuschdämpfungssystem vorgesehen ist, das vom Kotflügel (24 ) getragen wird, wobei das Gewölbe (43 ) und das Lufteinlasssystem (40 ) einen Luftdurchlass ermöglichen, wobei dieser eine Einlassöffnung (41 ) und einen Auslass (42 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftdurchlass der Kontur des Gewölbes (43 ) nachlaufend geformt ist, dass die Länge eines Luftführungsweges im Lufteinlasssystem (40 ) ein Vielfaches der Länge beträgt, die dem Teil des der Kontur des Gewölbes (43 ) nachlaufend geformten Luftführungskanals entspricht, und dass das Geräuschdämpfungssystem (60 ) als Herschel-Quincke-Röhre ausgebildet ist. - Komponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass deren Teile aus Kunststoff gefertigt sind und über geschweisste Bördelränder (
55 ) miteinander verbunden sind. - Komponente nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Herschel-Quincke-Röhre drei Strömungskanäle (
64 ,66 ,68 ) aufweist, die durch zwei Verzweigungspunkte (70 ,72 ) terminiert werden, wobei zwischen den Verzweigungspunkten (70 ,72 ) ein weiterer Abschnitt (69 ) vorgesehen ist, so dass die in den Strömungskanälen (64 ,66 ,68 ) und im Abschnitt (69 ) auftretenden Schallwellen eine Phasenverschiebung aufweisen. - Komponente nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Strömungskanäle (
64 ,66 ,68 ) und des Abschnittes (69 ) quer in einer Ebene angeordnet sind, wobei diese Ebene tangential zum Gewölbe (43 ) angeordnet ist. - Komponente nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Radschachtteil (
38 ) einen ersten Halbkreis (55 ) des Luftdurchlasses und die Herschel-Quincke-Röhre und dessen Einlassöffnung (41 ) einen zweiten Halbkreis (56 ) des Luftdurchlasses bildet. - Komponente nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Lufteinlasssystem (
40 ) aus einer Mehrzahl von Teilen besteht und zusammen mit dem Kotflügel (24 ,38 ) die Herschel-Quincke-Röhre begrenzen. - Komponente nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Radschachtteil (
38 ) eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist, durch die mittels Verbindungsmitteln (31 ) die Komponente an einem Dämpfer (30 ) befestigt wird. - Fahrzeug (
10 ), das einen Motorraum (16 ) mit einem Motor (18 ) aufweist, wobei der Motorraum durch einen Rahmen (12 ) und eine Karosserie (14 ) begrenzt wird, wobei das Fahrzeug (10 ) ferner einen Kotflügel (24 ) aufweist, der teilweise um ein Rad (28 ) angeordnet ist, wobei der Kotflügel (24 ) wenigstens zwei Luftströmungskanäle (62 ,64 ,66 ,68 ) aufweist, durch die Luft zum Motor (18 ) zuführbar ist, wobei die wenigstens zwei Luftströmungskanäle (62 ,64 ,66 ,68 ) als Geräuschdämpfungssystem (60 ) ausgestaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftdurchlass der Kontur des Gewölbes (43 ) nachlaufend geformt ist, dass die Länge des Luftführungsweges in den wenigstens zwei Luftströmungskanälen (62 ,64 ,66 ,68 ) die Länge des der Kontur des Gewölbes nachlaufend geformten Luftführungsweges um ein Vielfaches übersteigt, dass die Karosserie (14 ) ein vorderes Teil aufweist, an dem eine Einlassöffnung (41 ) angeordnet ist, so dass während der Fahrt ein Staudruck auf diese Einlassöffnung (41 ) entsteht, und dass das Geräuschdämpfungssystem (60 ) als passives Geräuschdämpfungssystem (60 ) in Form einer Herschel-Quincke-Röhre ausgebildet ist. - Fahrzeug (
10 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Karosserie (14 ) einen Dämpfer (30 ) aufweist, der mit dem Kotflügel (24 ) verbunden ist.
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