DE19505979A1 - Corner joint for two metal profiles of window frame - Google Patents
Corner joint for two metal profiles of window frameInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft die Eckverbindung zwischen den Rahmenprofilteilen von Fahrzeugfenstern.The invention relates to the corner connection between the frame profile parts of Vehicle windows.
Fensterrahmen, bei denen die Eckverbindung bevorzugt anwendbar ist, sind solche, welche aus im wesentlichen vollen Metallprofilen bestehen. Das ist am häufigsten bei Fenstern in Reisezugwaggons der Fall. Die Profile sind zumeist aus Aluminiumlegierungen stranggepreßt.Window frames in which the corner connection is preferably applicable those which consist of essentially full metal profiles. That is on most common for windows in passenger carriages. The profiles are mostly made Extruded aluminum alloys.
Die Fensterrahmen sind etwa rechteckig und bestehen entweder aus vier geraden Profilstücken oder aus einem U-förmig gebogenen Profilstück und einem weiteren Profilstück, welches die Enden des ersten Profilstückes verbindet.The window frames are roughly rectangular and either consist of four straight profile pieces or from a U-shaped profile piece and one another profile piece, which connects the ends of the first profile piece.
Die Enden der Profilstücke werden durch Schneiden bzw. Fräsen so bearbeitet, beispielsweise auf Gehrung, daß aneinander anschließende Profilstücke möglichst große satt anliegende Berührungsflächen haben.The ends of the profile pieces are processed by cutting or milling so for example on miter, that adjoining profile pieces if possible have large, snug contact surfaces.
Die Profilstücke können aneinander geschweißt werden. Schweißen ist wegen der bei Aluminiumlegierung aufwendigen Schweißnahtvorbereitung, sowie wegen der Veränderung der Materialeigenschaften in der Wärmeeinflußzone und aus optischen Gründen nachteilig. Manchmal erweist es sich auch als nachteilig, daß Schweißen eine unlösbare Verbindung ist.The profile pieces can be welded together. Welding is over the complex weld preparation with aluminum alloy, and because of the Change of material properties in the heat affected zone and from optical Disadvantageous reasons. Sometimes it turns out to be disadvantageous that welding is an unsolvable connection.
Zumeist werden die Profilstücke über Winkelstücke miteinander verbunden. Dazu wird ein Winkelstück, welches aus zwei in einem rechten Winkel aufeinander stehenden Schenkeln besteht, in die Ecke zwischen aneinander anschließenden Profilstücken eingelegt und durch jeweils zwei Schrauben mit jedem Profilstück verbunden. Nachteile, welche bei dieser Verbindungsart auftreten, sind: An den Profilstücken müssen die Berührflächen zum Winkelstück durch Fräsen herausgearbeitet werden. Die Winkelstücke erschweren die Anbringung der Gummidichtung, welche zwischen Metallrahmen und Fensterglas angeordnet wird, da durch die Anbringung der Winkelstücke der Querschnitt der zur Aufnahme der Gummidichtung erforderlichen Nut verändert wird. Die Winkelstücke sind keine genormten einfachen Massenzukaufteile, sondern relativ teure, extra anzufertigende Gußteile, welche aus Genauigkeitsgründen nach dem Gießen noch nachbearbeitet werden müssen. Die Verbindungsart ist anfällig gegen Fertigungs- und Montageungenauigkeiten, welche häßliche Spalten zwischen den einzelnen Profilstücken bewirken. Die Verbindung ist gegen Zusammenklappen der Profile in der Fensterebene und gegen Relativdrehung der Profilstücke um die Profillängsrichtungen wenig steif. Durch den Unterschied des Durchmessers der Schraubendurchgangsbohrungen in den Eckwinkeln zum Schraubendurchmesser, gibt es einen kleinen Bereich, in welchem die Verbindung gegen Relativbewegung zwischen den Profilstücken in drei Freiheitsgraden nur kraftschlüssig und nicht formschlüssig hält.Mostly, the profile pieces are connected to each other via elbows. For this, an elbow is made up of two at right angles to each other standing legs, in the corner between adjoining Profile pieces inserted and by two screws with each profile piece connected. Disadvantages that occur with this type of connection are: On the Profiles must have the contact surfaces to the contra-angle by milling be worked out. The elbows make it difficult to attach the Rubber seal, which is arranged between the metal frame and window glass, because by attaching the elbows to the cross section to accommodate the Rubber seal required groove is changed. The contra-angles are not standardized simple bulk purchases, but relatively expensive, custom-made Castings, which are reworked after casting for reasons of accuracy Need to become. The type of connection is susceptible to manufacturing and Assembly inaccuracies, which ugly gaps between the individual Effect profile pieces. The connection is against folding the profiles in the Window level and against relative rotation of the profile pieces around the profile longitudinal directions little stiff. By the difference in the diameter of the Screw through holes in the corner angles to the screw diameter there is a small area in which the connection against relative movement between the profile pieces in three degrees of freedom only non-positive and not holds positively.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbindung zwischen den einzelnen Profilstücken eines aus im wesentlichen vollen Profilen bestehenden Fensterrahmens herzustellen, welche steif ist, unempfindlich ist gegen Fertigungs- oder Montageungenauigkeiten, neben Massenzukaufteilen keine zusätzlichen Teile erforderlich macht und es nicht erforderlich macht, an irgend einer Stelle den Querschnitt jener Nuten in den Rahmenprofilen zu verändern, in welche die Gummidichtung zwischen Fensterrahmen und Fensterglas eingelegt wird.The object of the invention is to establish a connection between the individual Profile pieces of a window frame consisting of essentially full profiles manufacture which is stiff, insensitive to manufacturing or Assembly inaccuracies, in addition to bulk purchased parts, no additional parts makes it necessary and does not make it necessary at any point To change the cross section of those grooves in the frame profiles in which the Rubber seal is inserted between the window frame and window glass.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Berührungsfläche zwischen den zwei aneinanderstoßenden Profilteilen so ausgebildet wird, daß sie aus mehreren aneinander angrenzenden Flächenstücken besteht, welche einen Winkel zueinander einschließen und daß etwa durch die Mitte dieser Berührungsfläche eine auf das dortige Flächenstück zumindest etwa normal stehende Bohrung in beiden Profilteilen verläuft, welche zumindest ein Profilteil durchdringt und in dem weiteren Profilteil mit einem Gewinde versehen ist. In die Bohrung ist von der Seite des durchbohrten Profilteiles her eine Schraube eingesetzt, welche in das Gewinde im zweiten Profilteil eingreift und die beiden Profilteile aneinanderzieht.The object is achieved in that the interface between the two abutting profile parts is formed so that it consists of several adjoining surface pieces, which are at an angle to each other include and that approximately through the middle of this interface on the there surface piece at least approximately normal bore in both profile parts runs, which penetrates at least one profile part and in the further profile part is provided with a thread. The hole is pierced from the side Profile part ago a screw inserted into the thread in the second profile part engages and pulls the two profile parts together.
Gemäß einer Verbesserung der Erfindung werden zwei Teilbohrungen in den beiden Profilteilen, welche von der gleichen Stelle der Berührungsfläche ausgehen und gleichen Durchmesser haben, durch zusätzliche Maßnahmen aufeinander zentriert, wodurch die relative Lage der beiden Profilteile zueinander noch besser festgelegt wird. Diese Teilbohrungen können mit der Bohrung, in welche die Schraube eingesetzt ist, zusammenfallen.According to an improvement of the invention, two partial bores in the two profile parts, which start from the same point on the contact surface and have the same diameter by additional measures on each other centered, which makes the relative position of the two profile parts to each other even better is set. These partial holes can be aligned with the hole in which the screw is used to collapse.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Eckverbindung mit der Blickrichtung normal auf die Rahmenebene. Die Rahmenprofile (1, 2) sind dabei teilweise geschnitten dargestellt. Zur besseren Verständlichkeit sind die Profilflächen der Rahmenprofile strichliert eingezeichnet. Fig. 1 shows a corner connection according to the invention with the direction of view normal to the frame level. The frame profiles ( 1 , 2 ) are shown partially cut. The profile areas of the frame profiles are shown in dashed lines for better understanding.
Fig. 2 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Eckverbindung in der gleichen Ansicht wie in Fig. 1. FIG. 2 shows a further corner connection according to the invention in the same view as in FIG. 1.
In beiden Zeichnungen ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Berührungsfläche 3 der beiden Profilstücke 1, 2 aus drei Flächenstücken 3a, 3b, 3c besteht, welche zwar alle normal auf die Fensterebene stehen, aber zueinander nicht parallel liegen, sondern einen Winkel von mindestens 45° zueinander einschließen. Würde die Berührungsfläche nur durch eine einzige ebene Fläche gebildet, wie das z. B. bei einem durchgehenden Gehrungsschnitt der Fall ist, so bestünde gegen eine Drehbewegung der beiden Profilstücke um eine auf die Berührungsfläche normale Achse keine gute Steifheit.In both drawings, an embodiment is shown in which the contact surface 3 of the two profile pieces 1 , 2 consists of three surface pieces 3 a, 3 b, 3 c, which are all normal to the window plane, but are not parallel to each other, but an angle of at least 45 ° to each other. Would the contact surface be formed by a single flat surface, such as the z. B. is the case with a continuous miter cut, there would be no good rigidity against a rotational movement of the two profile pieces about an axis normal to the contact surface.
Die gemäß Fig. 1 verwendete Spannhülse 5 kann als genormter Massenteil (z. B. DIN 7346) günstig zugekauft werden. Sie hat die Form des Mantels eines an einer Stelle in Längsrichtung aufgeschlitzten Kreiszylinders, welcher an beiden Enden kegelstumpfartig verjüngten Durchmesser hat. Sie besteht aus elastischem Stahl. In nicht eingebautem Zustand ist ihr Durchmesser größer als in eingebautem Zustand. Zum Einbau wird sie an die Bohrung angesetzt und hineingeklopft. Sie hat dann genau den Bohrungsdurchmesser und liegt mit ihrer Außenfläche an der Wand der Bohrung an. Wenn daher, wie erfindungsgemäß vorgesehen, zwei Körper mit Bohrungen gleichen Durchmessers auf eine gemeinsame Spannhülse aufgesteckt werden, so sind danach die beiden Bohrungen genau fluchtend. Die beiden Körper können normal auf die Berührungsebene nicht mehr relativ zueinander verschoben werden.The clamping sleeve 5 used according to FIG. 1 can be bought in inexpensively as a standardized mass part (eg DIN 7346). It has the shape of the jacket of a circular cylinder slit open at one point in the longitudinal direction, which has a tapered diameter at both ends. It is made of elastic steel. When not installed, their diameter is larger than when installed. For installation, it is attached to the hole and tapped into it. It then has exactly the bore diameter and lies with its outer surface against the wall of the bore. Therefore, if, as provided according to the invention, two bodies with holes of the same diameter are plugged onto a common adapter sleeve, the two holes are then exactly aligned. The two bodies can no longer be moved relative to one another normally on the contact plane.
An Stelle einer Spannhülse kann auch eine Schraube mit einem Ansatz verwendet werden. Solch eine Ausführungsform ist in Fig. 2 dargestellt. Die Schraube 10 besteht aus einem Kopf, einem daran anschließenden kreiszylindrischen Teil 11, welcher Ansatz genannt wird, mit gegenüber dem Kopf verkleinertem Durchmesser und einem daran anschließenden Gewindezapfen mit nochmals verkleinertem Durchmesser. Die Bohrung in den Profilteilen 1, 2 ist so ausgeführt, daß sich bei angezogener Schraube 10 der Ansatz 11 in beide Profilteile erstreckt. Im Bereich des Ansatzes ist der Bohrungsdurchmesser so bemessen, daß er mit dem Ansatz eine enge Passung, vorzugsweise eine leichte Preßpassung bildet. Durch die Passung werden die Teilbohrungen in den beiden Profilteilen 1, 2 genau zueinander zentriert. Schrauben mit Ansatz sind ebenfalls als genormte Massenteile (z. B. DIN 923) erhältlich.Instead of an adapter sleeve, a screw with a shoulder can also be used. Such an embodiment is shown in FIG. 2. The screw 10 consists of a head, an adjoining circular cylindrical part 11 , which is called an attachment, with a diameter that is smaller than that of the head, and an adjoining threaded pin with an even smaller diameter. The bore in the profile parts 1 , 2 is designed so that the extension 11 extends into both profile parts when the screw 10 is tightened. In the area of the attachment, the bore diameter is dimensioned such that it forms a tight fit, preferably a slight press fit, with the attachment. Due to the fit, the partial bores in the two profile parts 1 , 2 are exactly centered on one another. Screws with a shoulder are also available as standardized mass parts (e.g. DIN 923).
Man könnte an Stelle einer Spannhülse 5 oder eines Ansatzes 11 einer Schraube mit Ansatz auch eine kreiszylindermantelförmige Hülse mit passendem Außendurchmesser verwenden, um die Bohrungen in den beiden Profilteilen zueinander zu zentrieren. Ebenso könnte man neben der Bohrung für die Schraube noch in den beiden Profilteilen von einer anderen Stelle der Berührungsfläche 3 ausgehend, Sacklochbohrungen mit gleichem Durchmesser in beide Profilteile hinein anbringen und diese beiden Bohrungen mittels Spannhülse oder Paßstift zueinander zentrieren.Instead of an adapter sleeve 5 or a shoulder 11 of a screw with a shoulder, a circular-cylindrical sleeve with a suitable outer diameter could also be used to center the bores in the two profile parts with respect to one another. Similarly, in addition to the hole for the screw in the two profile parts, starting from another point on the contact surface 3 , blind holes with the same diameter could be made in both profile parts and these two holes centered with one another by means of an adapter sleeve or dowel pin.
Wenn keine Spannhülse 5 und keine Schraube mit Ansatz 11 verwendet wird, sondern nur eine normale Schraubverbindung, bei der die Schraube durch eine Schraubendurchgangsbohrung in dem einen Profilteil (1) in das zweite Profilteil (2) tritt, in welchem sich das zugehörige Mutterngewinde befindet, dann sind die beiden Profilstücke gegen eine kleine relative Verschiebung, welche maximal im Bereich des Unterschiedes der Radien der Schraubendurchgangsbohrung und der Schraube liegt, und welche je nach Ausbildung der Berührungsfläche 3 in einem oder zwei Freiheitsgraden erfolgen kann, nur kraftschlüssig und nicht formschlüssig gesichert. Die Verbindung ist dennoch in jeder Hinsicht noch deutlich besser als die vorbekannte Verbindung mit einem Winkelstück.If no adapter sleeve 5 and no screw with shoulder 11 are used, but only a normal screw connection, in which the screw enters through a screw through hole in one profile part ( 1 ) into the second profile part ( 2 ), in which the associated nut thread is located, then the two profile pieces are only non-positively and not positively secured against a small relative displacement, which is at most in the range of the difference between the radii of the screw through bore and the screw, and which can take place in one or two degrees of freedom depending on the design of the contact surface 3 . The connection is still significantly better in every respect than the previously known connection with an elbow.
Die Stelle, an der die Schraube durch die Berührungsfläche 3 tritt, ist von dem in der Fensterebene am weitesten innen liegenden Rand der Berührungsfläche (innerer Rand von 3a) etwa gleich weit entfernt wie von dem in der Fensterebene am weitesten außen liegenden Rand der Berührungsfläche. Dadurch ist die Verbindung gegen Drehmomente in beiden Richtungen um eine auf die Fensterebene normal stehende Achse etwa gleich steif. Würde man die Schraube nah an einen Rand der Berührungsfläche positionieren, dann wäre die Verbindung gegenüber Drehmoment in der einen Richtung noch steifer; gegenüber Drehmoment in der anderen Richtung wäre die Verbindung aber weicher.The point at which the screw passes through the contact surface 3 is approximately the same distance from the innermost edge of the contact surface in the window plane (inner edge of 3 a) as from the outermost edge of the contact surface in the window plane . As a result, the connection against torques is approximately equally stiff in both directions about an axis that is normal to the window plane. If the screw were to be positioned close to an edge of the contact surface, the connection would be even stiffer to torque in one direction; the connection would be softer compared to torque in the other direction.
Auf Grund der gleichen Überlegung für Drehmomente um die Profillängsrichtungen positioniert man die Schraube auch in der auf die Fensterebene normalen Richtung etwa in der Mitte der Berührungsfläche der beiden Profile.Due to the same consideration for torques around the Longitudinal profile directions, the screw is also positioned in the window plane normal direction approximately in the middle of the contact surface of the two profiles.
Damit beim Anziehen der Schraube 6, 10 keine unerwünschten Verformungen in den Materialbereichen der Profilteile am Übergang der Schraube von einem Profilteil in den anderen auftreten, was mit Verschiebungen der Profilteile relativ zueinander verbunden wäre, sollte das Flächenstück 3b, durch welches die Schraube tritt, zumindest etwa auf die Achse der Schraube normal liegen. Die Spannhülse kann auch wesentlich leichter in eine Bohrung hineingesteckt werden, deren Randlinie etwa in einer Ebene liegt, welche auf die Achse der Bohrung normal steht.So that when the screw 6 , 10 is tightened, no undesired deformations occur in the material areas of the profile parts at the transition of the screw from one profile part to the other, which would be associated with displacements of the profile parts relative to one another, the surface piece 3 b through which the screw passes should at least approximately normal to the axis of the screw. The adapter sleeve can also be inserted much more easily into a bore whose edge line lies approximately in a plane which is normal to the axis of the bore.
Da durch die Spannhülse 5 bzw. durch den Ansatz 11 die beiden Profilteile 1, 2 in ihrer relativen Lage in der Richtung normal auf die Fensterebene genau festgelegt sind, ist es nicht erforderlich, die Berührungsfläche 3 in dieser Richtung strukturiert auszuführen. Daraus folgt, daß beim Zurechtschneiden der Enden der Profilstücke 1, 2 vorteilhafterweise keine Maße in der auf die Fensterebene normalen Richtung beachtet werden müssen.Since the two profile parts 1 , 2 are precisely defined in their relative position in the direction normal to the window plane by the clamping sleeve 5 or by the extension 11 , it is not necessary to structure the contact surface 3 in this direction. It follows that when cutting the ends of the profile pieces 1 , 2 advantageously no dimensions in the direction normal to the window plane have to be observed.
Die Unempfindlichkeit der Verbindung gegen Fertigungstoleranzen hat ihre Ursache darin, daß alle erforderlichen Bearbeitungsvorgänge, um die Profilenden mit der gewünschten Geometrie, den richtigen Bohrungen und dem erforderlichen Mutterngewinde auszuführen, in einer einzigen Einspannung an einer heutzutage üblicherweise verwendeten spanabhebenden programmgesteuerten Metallbearbeitungsmaschine erfolgen können. Dadurch werden jene, in Zusammenhang mit spanabhebenden Bearbeitungsmaschinen einzig wesentlichen Fertigungsungenauigkeiten, welche sich durch mehrmaliges Einspannen ergeben, vermieden.The connection is insensitive to manufacturing tolerances The reason is that all the necessary machining operations to end the profile the desired geometry, the correct holes and the required Execute nut threads in a single clamp on one today Usually used machining program-controlled Metalworking machine can be done. As a result, those in Only essential connection with metal-cutting machine tools Manufacturing inaccuracies resulting from repeated clamping, avoided.
Die Unempfindlichkeit der Verbindung gegen Montagetoleranzen ergibt sich daher, daß durch Ausbildung der Berührungsfläche 3 aus mehreren in einem Winkel zueinander stehenden Flächenstücken und durch die mittels der Spannhülse 5 bzw. durch den Ansatz 11 bewirkten Zentrierung der Bohrungen, die Lage der Profilenden, in der auf die Fensterebene normalen Richtung formschlüssig, genau festgelegt ist. Beim Zusammenbau der Profile sind also keinerlei zusätzliche Führungen oder Anschläge mehr erforderlich, um die passende Lage der Profile exakt zu definieren. Alle erforderlichen Führungen, bzw. Anschläge sind durch die Form der Verbindung schon gegeben - und das bei ausschließlicher Verwendung von genormten Massenteilen und bei Verwendung einer einzigen Schraube pro Eckverbindung!The insensitivity of the connection to assembly tolerances results from the fact that by forming the contact surface 3 from several surface pieces at an angle to one another and by the centering of the bores effected by means of the clamping sleeve 5 or by the attachment 11 , the position of the profile ends in the the window level is normal, form-fitting, precisely defined. When assembling the profiles, no additional guides or stops are required to precisely define the appropriate position of the profiles. All the necessary guides or stops are already given by the shape of the connection - and this only when using standardized mass parts and when using a single screw per corner connection!
Insbesondere dann, wenn wie in dem dargestellten Beispiel die Rahmenprofile an der Seite zur Verglasung hin mit nicht-rechteckförmigen Nuten 7 zur Aufnahme von Gummidichtungen ausgeführt sind, wird man das in der Fensterebene innen liegende Teilstück 3a der Berührungsfläche als Gehrung ausführen, da dabei die Querschnittsform der Nuten 7 auch im Eckbereich erhalten bleibt. "Gehrung" in diesem Sinne heißt, daß die Berührungsfläche der beiden Profile auf die Fensterebene normal liegt und mit den Längsrichtungen beider Profile den halben Winkel einschließt, welchen die Längsrichtungen der Profile zueinander einschließen.In particular, if, as in the example shown, the frame profiles on the side facing the glazing are designed with non-rectangular grooves 7 for receiving rubber seals, the section 3 a of the contact surface lying on the inside in the window plane will be mitered, since this Cross-sectional shape of the grooves 7 is retained in the corner area. "Miter" in this sense means that the contact surface of the two profiles is normal to the window plane and, with the longitudinal directions of both profiles, includes half the angle which the longitudinal directions of the profiles form with one another.
Damit Relativdrehung der Profilstücke um die Schraubenachse, bzw. um Achsen, welche auf Teile der Berührungsfläche 3 normal stehen, gut vermieden wird, ist es erforderlich, daß die Berührungsfläche 3 aus mindestens zwei Flächenstücken besteht, welche in einem Winkel von mindestens 45° zueinander geneigt sind. Es ist dabei auch aus Fertigungsgründen von Vorteil, wenn die Flächenstücke eben sind und die Übergänge zwischen den einzelnen Flächenstücken nicht abgerundet, sondern scharfkantig verlaufen. Einfachste Fertigung und beste Steifheit gegen Relativdrehung der Profilstücke um die Schraubenachse ergibt sich, wenn die Schraube auf das Flächenstück (3b), durch welches sie tritt, normal steht, und wenn die Berührungsfläche 3 ein weiteres Stück (3c) aufweist, welches auf das Flächenstück 3b, durch welches die Schraube tritt, normal steht.Thus, relative rotation of the profile pieces around the screw axis, or around axes, which are perpendicular to portions of the contact surface 3, is best avoided, it is required that the contact surface 3 is composed of at least two surface elements, which is inclined at an angle of at least 45 ° to each other are. It is also advantageous for manufacturing reasons if the patches are flat and the transitions between the individual patches are not rounded, but have sharp edges. The simplest manufacture and the best stiffness against relative rotation of the profile pieces around the screw axis results when the screw is normal to the surface piece ( 3 b) through which it passes, and when the contact surface 3 has another piece ( 3 c) which is on the surface piece 3 b, through which the screw passes, is normal.
Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß, wie in den dargestellten Beispielen, die Schraube parallel zu einer Profillängsrichtung verläuft. Aus optischen Gründen, aus Platzgründen, und aus dem Grund, daß man mit einer kürzeren Bohrung in jenem Profilteil 1 auskommt, welcher mit einer durchgehenden Bohrung versehen ist, wird die Schraube zumeist parallel zur Längsrichtung jenes Profilteiles 2 angeordnet, welcher mit dem Mutterngewinde versehen ist. Das Profilteil 2 kann in diesem Fall schon mit einer kleinen Profilkammer stranggepreßt werden, deren Achse mit der Schraubenachse fluchtet. In die Profilkammer braucht später nur ein passendes Mutterngewinde hineingeschnitten zu werden.It is not absolutely necessary that, as in the examples shown, the screw runs parallel to a longitudinal direction of the profile. For visual reasons, for reasons of space, and for the reason that a shorter bore in that profile part 1 , which is provided with a continuous bore, is used, the screw is usually arranged parallel to the longitudinal direction of that profile part 2 , which is provided with the nut thread . In this case, the profile part 2 can already be extruded with a small profile chamber, the axis of which is aligned with the screw axis. Only a suitable nut thread needs to be cut into the profile chamber later.
Claims (7)
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