DE1808875A1

DE1808875A1 - Federscharniereinheit

Info

Publication number: DE1808875A1
Application number: DE19681808875
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: American Optical Corp
Current assignee: American Optical Corp
Priority date: 1967-12-27
Filing date: 1968-11-11
Publication date: 1969-07-03
Also published as: US3628215A

Description

Patentanwälte Dipi-ing. Waiter Meissner oipi.-ing. Herbert Tischer

BERLIN 33, HERBERTSTRASSE 22 MÜNCHEN

Fernsprecher: 8 87 72 37 -Drahtwort: Invention Berlin 1 O Π Q O Π C

Postscheckkonto: W. Meissner, Berlin West 12282 fUUUO/vJ 1 1 UfJlI

Bankkonto: W. Meissner, Berliner Bank A.- G., Depka 36, .. „__.,., _„ ,^„, ...„ ..... I ·· MOV. IQfifl

Berlln-Halensee, Kurfürstendamm 130, Konto Nr. 96 716 1 BERLIN 33 (GRUNEWALD), den . . 'M>9

Herbertetraße 22

AO-1663

American Optical Corporation, Soutabridge, Massachusetts, V.St.v.A.

Federscharniereinheit

Die Erfindung betrifft eine kombinierte Federscharniereinheit, die mit einem Erzeugnis während des Herstellungsvorganges integral aas einem Kunststoff geformt wird und bei einer Vielzahl von Erzeugnissen, bei denen ein Federscharnier benötigt wird, Verwendung findete

Bei den bisherigen Scharnieren und Federbügeln, wie sie z.B. aus der USA-Patentschrift 2 735 609 hervorgehen, wurde zuerst ein Kasten hergestellt, und dann wurden im Laufe des Herstellungsvorganges ein Scharnier und ein G-Bügel oder eine 0-förmige Feder am Kasten befestigt. Um den raschen Ablauf dieses Vorganges zu ermöglichen, mußte die G-Feder dieser Art Kasten groß genug sein, um leicht gehandhabt" zu werden, und dies führte zu einer teuer herzustellenden, unansehnlichen Konstruktion von geringem ästhetischen ii/ert. Viele der Kästen, die für Juwelen benutzt werden, und andere dekorative Behälter müssen mit einem Futter versehen v/erden, um das unansehnliche Scharnier und den Federbügel zu verdecken. Bei einem Behälter, wie er z.B. in der USA-i'atentschrift 2 4-64 524- offenbart wurde, wird die aufrechtstehende Wand erhitzt, um den Kasten zu erweichen, worauf die erweichten ./andabschnitte mit Blatteilen des Scharniers und des Federbügels in Berührung gebracht werden, so daß der Behälter sein Scharnier erhält. Es leuchtet ein, daß dieses Verfahren teuer ist, da es in zwei Stufen durchgeführt wird, und es führt zu einem Erzeugnis mit geringem ästhetischem .;ert wegen des unbedeckten Scharniers und der

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erweichten Wandabschnitte. Bei dem Scharnier, wie es z.B. durch die USA-Patentschrift 3 289 887 offenbart wurde, besteht die Klemmeinheit selbst aus einem Verbindungsarm und einem Federglied, obgleich sie integral mit dem Scharnier und dem Kasten geformt ist. Der Verbindungsarm stellt den Hauptteil der Klemmeinheit dar, so daß sich ein übergroßes und unattraktives'Scharnier ergibt. Im Gegensatz zu diesem Stand der Technik überwindet eine Ausführungsart der vorliegenden Erfindung die Hachteile der bisherigen Vorrichtungen, indem ein integral geformtes Seharnierfederglied gestellt wird, das keinen getrennten Verbindungsarm benötigt. Es ergibt sich ein Scharnier, das in offener und in geschlossener Stexlung kaum zu sehen ist. Erfindungsge-φ maß wird eine Federscharniereinheit hergestellt, die aus Kunststoff integral mit dem übrigen Erzeugnis geformt werden kann, so da£ ein Produkt hohen ästhetischen Wertes entsteht. Es kann deswegen vorteilhaft fegi Schmuckbehältern eingesetzt werden, ohne daß diese gefüttert oder sonstwie zum Verdecken der Federteile behandelt werden müssen. Es ist auch für Federscharniere von Brillengestellen verwendbar und kann auch als Federscharnier hergestellt werden, das mittels Schrauben, Klebstoff oder auf ähnliche v/eise an Schränken, Truhen oder ähnlichen Möbeln befestigt wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft also eine Federscharniereinhait, die aus einem Kunststoff wie z.B. Polypropylen ™ geformt werden kann. In einem Arbeitsgang werden während der Herstellung die beiden Scharnierplatten integral mit dem Erzeugnis geformt, wobei die platten miteinander über ein dünnes Band aus Kunststoff verbunden sind, um eine erste Biegelinie zu bilden. Integral mit diesen platten geformt, am Hand einer Öffnung, die in den benachbarten .Rändern jedes Plattengliedes gebildet wird, wird das dünne Kunststoffband von einem Federglied geteilt, das einen C-förmigen Querschnitt hat und an den Enden m'it den Platten verbunden ist, so daß es eine Knebelfeder bildet, die dafür sorgt,' daß das Scharnier in einer von zwei Endstellungen verharrt.

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Ein Ziel der Erfindung ist ein Erzeugnis mit einer Federscharniereinheit, die in einem Arbeitsgang zusammen hergestellt werden können, so daß die Herstellungskosten gesenkt werden.

Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist eine !Federscharniereinheit, die hohen ästhetischen Wert besitzt und für Schmuckbehälter verwendet werden kann, ohne daß diese gefüttert oder sonstwie bedeckt werden müssen, um das Federscharnierglied zu verdecken, und die bei der Betrachtung von außen einen ordentlichen Eindruck macht.

Ein weiteres Ziel der, Erfindung ist ein mit einem Scharnier versehenes Erzeugnis, das ein Federscharnierglied aufweist, welches derart geformt werden kann, daß es beim fertigen Erzeugnis kaum sichtbar ist.

Ein weiteres Ziel bei einer Ausführungsart der Erfindung ist ein Federscharnier, das integral mit einem Behälter geformt werden kann, ohne daß das Formgerät nockenbetätigte, bewegliche Teile zu haben braucht.

Bei den folgenden Zeichnungen stellen:

Fig. 1 eine iso-metrische Ansicht einer Ausführungsart des erfindun_usgemäßen FederScharniers,

Fig. 2 eine Teilschnittansicht einer abgewandelten Art eines Federscharniers in einer Ruhestellung,

Fig. 3 eine Schnittansicht des Scharniers in einer Stellung maximaler Spannung,

Fig. *i- eine Schnittansicht des Scharniers in einer zur Fig. 2 entgegengesetzten Ruhestellung,

Fig. 5 eine dreidimensionale Ansicht des erfindungsge-909827/0234

mäßen Federscharniers in einer geschlossenen Stellung, das bei einem Kasten, z.B. einer Zigarettenpackung, verwendet wird,

Fig. 6 eine Ansicht ähnlich der Fig. 5, jedoch mit dem Scharnier in einer geöffneten Stellung,

Figo 7 eine vergrößerte Teilschnittansicht des Fedefscharniers der Figo 5 und 6, wobei sich das Scharnier in einer geöffneten Stellung befindet,

Fig. 8 eine Ansicht ähnlich der Fig₀ 7» jedoch mit dem Scharnier in einer geschlossenen Stellung,

Fig. 9 eine Teilschnittansicht einer weiteren Ausführungsart des erfindungsgemäßen Federscharniers in einer Ruhestellung,

Fig. 10 eine Schnittansicht ähnlich der Fig. 9, jedoch in einer Stellung maximaler Spannung,

Fig. 11 eine Schnittansicht des Scharniers gemäß den Fig. 9 und 10, jedoch in der zur Fig. 9 entgegengesetzten Ruhestellung,

Fig. 12 eine Schnittansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsart bei einem Behälter oder Kasten dar.

Bei den Zeichnungen werden für ähnliche Teile die gleichen Bezugsziffern verwendet, obgleich die Gestalt dieser Teile je nach Ausführungsart etwas verschieden sein kann. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, besteht das erfindungsgemäße Scharnier aus zwei Plattengliedern 10 und 11, die von einer dünnen Schicht aus Kunststoff zusammengehalten werden und mit dieser als Scharnier geformt wurden, wobei eine erste Biegelinie 12 gebildet wird, die man als Biegescharnier("living •hinge") bezeichnen könnte. Dort wo die Plattenglieder anein-

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■ andergrenzen, wird in jedem die Öffnung 14· vorgesehen. Parallel zur ersten Biegelinie 12 am Rande der Öffnung 14· wird ein bogenförmiges Federglied 16 mit jedem der Plattenglieder integral geformt, wobei das Federglied eine C-förmige Gestalt aufweist. Wie jedoch aus den Fig. 9-12 hervorgeht, kann die Gestalt des Federgliedes 16 von der O-lform abweichen, ohne daß der Erfindungsrahmen verlassen wird. Bei einer typischen Ausführungsart der Erfindung sind die Plattenglieder ein integraler Teil der Wandung des Produktes, und die Plattenglieder als solche werden nur erwähnt, um die Beschreibung der Erfindung zu erleichtern, da die Plattenglieder weder über Innen- noch über die Außenwandung des Produktes bzw. Behälters hinausragen müssen, wie aus den iⁿig. 5 und 6 ersichtlich ist, Wo die Plattenglieder 10 und 11 im Scharniergebiet aneinandergrenzen, wird ihre Dicke aprubt verringert, so daß nur eine dünne Kunststoffschicht bestehen bleibt, die als erste Biegelinie 12 dient, so daß sich jedes Plattenglied bezüglich des anderen drehen kann. Der Verdünnungswinkel muß empirisch ermittelt werden und wird weitgehend vom Yerwendungszweck des Federscharniers im Produkt bestimmt. Wie aus Fig. 11 deutlich hervorgeht, können die Händer der Plattenglieder 10 und 11 so geformt werden, daß die Endschultern 10a und 11a einander berühren und als Anschlagmittel dienen. Die Öffnung 14- in den Plattengliedern 10 und 11 kann symmetrisch zur Biegelienie 12 angeordnet werden. Bei einer nicht- dargestellten Ausführungsart jedoch kann die öffnung mehr zu einem der beiden Plattenglieder hin angeordnet werden. In diesem Fall würde die Öffnung der Länge nach mehr in eine Platte hineinragen als in die andere, wobei unter Länge der senkrechte Abstand von der ersten Biegelinie 12 verstanden wird. Die Abmessungen der Öffnung und die Anforderungen, die an sie gestellt werden, werden von den Anforderungen an das bestimmte Erzeugnis festgelegt, für welches das Federscharnier verwendet wird. Wie dem Fachmann einleuchtet, beeinflußt die Lage der öffnung die Gesamtstrecke, welche die Plattenglieder von einer .Ruhestellung

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zur anderen durchmessen, da das Federglied bogenförmig die Öffnung überspannt. Wo die Plattenglieder 10 und 11 an das Federglied 16 grenzen, vermindert sich ihre Dicke, so daß zweite und dritte Biegelinien 18 und 20 in den Plattengliedern gebildet werden„ Die Biegelinien ähneln in ihrer Gestalt der ersten Biegelinie 12 und ermöglichen die Drehung des Federgliedes zusammen mit den Plattengliedern. Die Plattenglieder 10 und 11 und das Federglied 16 können auch derart mit einem Winkel verdünnt werden, daß sie als Anschlag dienen können, wie dies aus der Figo 4- hervorgeht. Das Federglied 16 dient als Federmittel und als Verbindungsgelenk zwischen den Plattengliedern und es ist so konstruiert, daß es einer Verlängerung Widerstand bietet» Während beim Gebrauch die Plattenglieder· von einer Ruhestellung, wie z.B.- in Fig. 2, in eine andere Stellung, *wie z.B« in Fig. 4, geschwenkt werden, muß das Federglied 16 gestreckt werden, und da der erfindungsgemäß verwendete Kunststoff elastisch ist, hat das Federglied das Bestreben, sich zu seiner ursprünglichen Gestalt zusammenzuziehen. Die elastische Eigenschaft des Federgliedes tritt am deutlichsten hervor, wenn es in der Mitte dicker ist als an den an die Platten angrenzenden Enden. Bei anderen Ausführungsarten kann jedoch das Federglied eine einheitliche Dicke aufweisen.

In Fig. 2 befinden sich die Plattenglieder und das Scharnier in einer Lage, die man als erste Ruhestellung bezeichnen kann. Eine erste Strecke zwischen der zweiten Biegelinie 1,8 und der dritten Biegelinie 20 wird in i'ig- 2 mit "y" bezeichnet. Falls das Plattenglied 10 in Richtung des Pfeiles 22 bewegt wird, vergrößert sich die Entfernung zwischen der zweiten Biegelinie 18 und der dritten Biegelinie 20. Das Federglied 16 ist so konstruiert, daß zur Überwindung der elastischen Energie im Glied eine Kraft aufgebracht werden muß. Während die Bewegung des Plattengliedes 10 in die Figo 3 dargestellte Lage fortgesetzt wird, erreicht die Entfernung zwischen der zweiten Biegelinie 18 und der dritten Biegelinie 20 ein Maximum, und das Federscharnier

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"befindet sich theoretisch in labilem Gleichgewicht, so daß theoretisch das Federglied 16 eine weitere Bewegung der Plattenglieder weder unterstützt noch bremst. Die maximale Entfernung zwischen der zweiten Biegelinie 18 und der dritten Biegelinie 20, welche durch "y" in Fig. 2 bezeichnet wird, ist in Fig. 3 vergrößert und als "2x" bezeichnet, wobei χ die Entfernung zwischen entweder der zweiten Biegelinie 18 oder der dritten Biegelinie 20 und der ersten Biegelinie 12 ist. Bei der in Fig. 2-4 dargestellten Ausführungsart sind die Entfernung zwischen der zweiten Biegelinie 18 und der ersten Biegelinie 12 einerseits, und die Entfernung zwischen der dritten Biegelinie 20 und der ersten Biegelinie 12 andererseits gleich groß, da sich die öffnung 14- gleichweit in beide Plattenglieder erstreckt. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diese Ausführungsart, da Ausführungsarten möglich sind, bei denen diese Entfernungen nicht einander gleichen. Die Plattenglieder können nicht in einer Ebene geformt werden, da das Federglied darm jede Drehbewegung der Plattenglieder verhindern würde. Während des Formvorganges muß das Federscharnier die Lage einnehmen, die beim ausgeformten Erzeugnis eine der Huhestellungen sein soll. Die weitere Bewegung des Plattengliedes 10 in Hichtung des Pfeiles 23 (Fig. 3) führt zu einer Verringerung der Entfernung zwischen der zweiten Biegelinie 18 und der dritten Biegelinie 20. Die Energie des Federgliedes 16 hält die Biegelinien in einer zweiten Entfernung "y" in Fig. 4-. Dies ist die kürzeste mögliche Entfernung zwischen den Biegelinien bei dieser Ausführungsart· Wie aus der Fig. 4- zu sehen ist, wird die Energie des Federgliedes 16 durch die Endschultern 13» 15 cLes Federgliedes bei Berührung mit den Plattengliedern 10,11 aufgefangen.

Fig. 5 und 6 zeigen eine Ausführungsart des Federscharniers bei einem Behälter oder Kasten, wie z.B. einer Zigarettenpackung mit der Nummer 24-, mit einem Körper 26 und einem Deckel 28. Wie in der Abbildung zu sehen ist, bildet die Einheit einen gutaussehenden, attraktiven

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Behälter, bei dem das Federglied 16 dem übrigen Behälter angeglichen ist, so daß im geöffneten und im geschlossenen Zustand ein sauberes Aussehen gewährleistet ist.

Ifig. 7 und 8 zeigen, daß das Konstruktionsprinzip der Fig. 5 und 6 demjenigen der Fig. 2-4 gleicht. Die Zigarettenpackung der Fig. 7 ist in geöffneter Stellung. Um . den Deckel 28 der Zigarettenpackung zu schließen, muß das Federglied 16 gestreckt werden, wobei es die theoretisch labile Stellung passieren muß, bis es in der Alternativstellung zur -^uhe kommt. Wie aus der Fig. 8 zu sehen ist, dient der Körper 26 des Kastens 24 als Anschlag für den Deckel 28, so daß die Bewegung des Scharniers vor Erreichen seiner Ruhestellung beendet wird. Bei dieser Ausführungsart ist vorzuziehen, daß das Scharnier so konstruiert wird, daß der Deckel 28 durch Berührung mit dem Körper 26 gehalten wird, so daß das Federglied 16 noch eine Zugkraft ausüben kann, um somit eine Klemmwirkung zu erreichen und das Vorsehen eines geformten Schnappverschlusses oder einer anderen Klemmvorrichtung am Kastenrand gegenüber dem Scharnier zu erübrigen. Fig. 9-12 zeigen eine weitere Ausführungsart der Erfindung. Diese Ausführungsart enthält keinen Unterschnitt. Der Ausdruck "Unterschnitt¹¹ (undercut) bezieht sich auf einen Vorgang, bei dem zur Entfernung des Teiles aus der Form nach dem -iormvorgang eine Seitwärtsbewegung benötigt wird. Der obere Teil der Form liegt in Auswurfrichtung, die durch den Pfeil 30 gekennzeichnet ist (Fig. 9 und 12). Das Scharnier ist so konstruiert, daß die Herstellungskosten gesenkt werden, indem Nocken in der Herstellungsform entfallen können, die sonst zur Entfernung von vorspringenden Teilen benötigt werden, die ein Entfernen des Erzeugnisses aus der Form verhindern wurden. Unterschnitt in der Form wird dadurch vermieden, daß das Federglied 16 integral mit dem Plattenglied 11 verbunden wird, indem das Federglied aus der Ebene der Wände des Plattenglieds verschoben wird und wobei das Federglied nur bis zur Dicke des die dritte Biegelinie bildenden, dünnen

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Kunststoffbandes zwischen die Wandebenen des Plattengliedes ragt. Diese Beschreibung bezieht sich auf die Ausbildung der dritten Biegelinie 20, könnte jedoch, auch auf die Ausbildung der zweiten Biegelinie 18 zutreffen. Bei der in Fig. 12 dargestellten Ausbildungsart tritt bei der Aus- - bildung der zweiten Biegelinie 18 das Problem des Unterschnitts nicht auf, Da der Begriff "Oberteil der Form" sich auf die Auswurfrichtung bezieht, dient die obige Anweisung dazu, Unterschnitt zu vermeiden, damit der Teil des Federscharniers, der den Unterteil der Form einnimmt, aus dieser entfernt werden kann. Diese Konstruktion führt zu einem glatten Inneren, ohne daß die dritte Biegelinie mit Hilfe von Einkerbungen gebildet wird. Kein Vorsprung behindert den Auswurf des geformten Scharniers in Richtung des Pfeiles 30. Der in Fig. 12 abgebildete Behälter befindet sich in der Lage, die er tatsächlich in der Formeinnimmt, wobei das Oberteil der Form durch den Pfeil 30 gekennzeichnet ist. Das Verwendungsprinzip der Ausführungsart gemäß Fig. 9 - 12 gleicht demjenigen der Ausführungsart gemäß Fig. 2-4. In Fig. 9 liegen die zweite Biegelinie 18 und die dritte Biegelinie 20 näher beieinander als in der Fig. 10. Fig. 10 zeigt das Federteil in einer Stellung maximaler Ausdehnung und in theoretisch labilem Gleichgewicht« In Fig» 11 ist die Entfernung zwischen der zweiten Biegelinie 18 und der dritten Biegelinie 20 kleiner als in der Fig. 10. Die Zugkraft des Federgliedes zieht die Plattenglieder zusammen, so daß die zweiten und dritten Biegelinien die kürzeste Entfernung voneinander einnehmen, welche die Bauart des Scharniers gestattet, wenn die Stellung theoretisch labilen Gleichgewichtes überschritten ist. Wegen der Berührung der Plattenglieder 10 und 11 ist das Federscharnier in Fig. 11 in einer Ruhestellung.

Bei einer typischen üusführungsart der Erfindung besteht das Federscharnier aus Polypropylen, jedoch kann jeder andere Werkstoff, der geformt und ohne zu brechen bei dünnem querschnitt gebogen werden kann, vorgesehen werden.

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Wie der Fachmann erkennen kann, befinden sich auch
andere, nicht dargestellte Anwendungen innerhalb des Umfanges der vorliegenden Erfindung. Es kann z.B. eine Ausführungsart als 3?ederscharnier für Brillengestelle dienen, und auch bei vielen anderen Erzeugnissen, die Federscharniere benötigen* gibt es Verwendungsmöglichkeiten.

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Claims

Patentansprüche

1. Federscharniereinheit aus einem bei dünnem Querschnitt ■biegsamen Material, gekennzeichnet durch zwei Plattenglieder, die längs einer ersten Biegelinie scharnierartig miteinander verbunden sind, wobei in den Plattengliedern eine Öffnung gebildet wird, die von einem bogenförmigen Federglied überbrückt wird, das integral und scharnierartig mit jedem der beiden Plattenjglieder längs einer zweiten bzw.
dritten Biegelinie verbunden ist, und wobei das Scharnier in einer von zwei Alternativruhestellungen geformt wird, so daß die zweite und die dritte Biegelinie einen ersten Abstand voneinander aufweisen, und die Drehbewegung eines
Plattengliedes um die erste Biegelinie in Richtung der gegenüberliegenden Ruhestellung vergrößert zunehmend diesen ersten Abstand, bis er ein Maximum erreicht, wonach V/eiterbewegung in die gleiche Richtung den Maximalabstand wieder verringert, bis ein zweiter Abstand zwischen Biegelinien
erreicht wird, bei dem das Scharnier eine zweite Ruhestellung einnimmt.

2. Federscharniereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Scharnier aus Polypropylen geformt wird,

3. Federscliarniereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenglieder integral mit einem
Behälter verbunden sind, der einen Körper und einen Deckel aufweist, wobei Körper und Deckel die Plattenglieder darstellen«

4. Federscharniereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel und der Körper mit Mitteln
versehen sind, mit denen das Scharnier arretiert wird,

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bevor es eine der beiden Alternativruhelagen erreicht.

5» FederScharniereinheit nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung bezüglich eines jeden Plattengliedes mittig gelegen ist.

6. Federscharniereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung mehr in das eine Plattenglied als in das andere hineinragt»

7· Federscharniereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenglieder Anschlagmittel aufweisen, welche die Bewegung des Scharniers arretieren, bevor das Scharnier eine der einander entgegengesetzten Ruhestellungen erreicht.

8. Federscharniereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Plattenglieder verjüngen, so daß sie zusammen mit dem Federglied Anschlagmittel bilden, welche die Drehbewegung der Plattenglieder arretieren, bevor diese eine der beiden Alternativruhestellungen erreichen.

9« Federscharniereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der dritten Biegelinie das Federglied gegenüber einem der Plattenglieder versetzt wird.

10. Scharnier nach Anspruch 9» dadurch g daß das versetzte Plattenglied die Wand ei bildet.

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INSPECTED

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