DE19515121A1 - Gehäuseaufbau für im Freien aufstellbare, elektrische und/oder elektronische Geräte - Google Patents
Gehäuseaufbau für im Freien aufstellbare, elektrische und/oder elektronische GeräteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Gehäuseaufbau für im Freien aufstellbare elektrische
und/oder elektronische Geräte.
Bei im Freien aufstellbaren, elektrischen und/oder elektronischen Geräten kommt es
entscheidend auf die in der Atmosphäre herrschenden Bedingungen, wie
Maximaltemperatur, Sandstürme, Regen und Sonneneinstrahlung und dgl. an. Es
sei nur an den Einsatz von Fernseh-Sendeeinrichtungen und Fernseh-
Empfangseinrichtungen in wüstenähnlichen Gebieten hingewiesen, wobei hohe
Außentemperaturen auftreten können, bei denen der Betrieb der Einrichtungen
gewährleistet sein muß. Da vielfach Leistungshalbleiter zum Einsatz kommen, stellt
ihre Kühlung und ihre damit verbundene Betriebssicherheit ein wesentliches
Kriterium für die Betriebssicherheit des Gerätes dar.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Gehäuseaufbau für im Freien aufstellbare,
elektrische und/oder elektronische Geräte zu schaffen, der bei extremen
Umweltbedingungen, was Temperatur und Schutz gegen Staub und Wasser
betrifft, verwendet werden kann.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die elektrischen
und/oder elektronischen Bauteile des Gerätes in einem staub- und spritzwasserdicht
verschließbaren Innenschrank untergebracht sind, der vorzugsweise allseitig
beabstandet in einen spritzwasserdicht verschließbaren Außenschrank eingebaut
ist, daß im Innenschrank ein Luftwärmetauscher eingesetzt ist, dessen
Eingangskreis über Umwälz-Ventilatoren die im Innenschrank auftretende Warmluft
zuführbar ist und dessen Aufgangskreis mit dem Innenraum des Außenschrankes
gekoppelt ist, und daß der Außenschrank zur Kühlung des Innenschrankes von
einem gesteuerten Kühl-Luftstrom durchströmt ist, von dem ein Teil den
Ausgangskreis des Luftwärmetauschers passiert.
Bei dieser Ausgestaltung sind die elektrischen und/oder elektronischen Bauteile
staub- und spritzwassergeschützt untergebracht, wobei über den inneren
Umwälzkreis des Innenschrankes mit dem Luftwärmetauscher die im Innenschrank
erzeugte Wärme aus dem Innenschrank abgeführt und über den gesteuerten Kühl-
Luftstrom des Außenschrankes ins Freie gelangt. Im Kühl-Luftstrom enthaltener
Staub gelangt nicht in den Innenschrank, da dieser selbst staub- und
spritzwasserdicht verschließbar ist, und der Ausgangskreis des
Luftwärmetauschers vom Innenraum des Innenschrankes staubdicht entkoppelt ist.
Für den Innen- (IP66) und den Außenschrank (IP44) lassen sich entsprechend
staub- und spritzwassergeschützte bzw. spritzwassergeschützte Schaltschränke
mit aufeinander abgestimmten Abmessungen verwenden.
Nach einer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Luftwärmetauscher als
Rohrbündel ausgebildet ist, bei dem die Rohreingänge und -ausgänge mit
korrespondierenden Öffnungen in der unteren und oberen Seitenwand des
Innenschrankes zur Deckung gebracht oder bringbar sind. Die Außenoberfläche der
Rohre des Rohrbündels bildet die Eingangsseite des Luftwärmetauschers, die bei
mehreren dünnwandigen Rohren im Rohrbündel sehr groß gewählt werden kann.
Die von den Rohren umschlossenen Innenquerschnitte bilden den davon eindeutig
entkoppelten Ausgangskreis des Luftwärmetauschers.
Ist nach einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, daß der Luftwärmetauscher als
getrennte Einheit in den Innenschrank einsetzbar ist, dann kann der
Luftwärmetauscher als getrennte Einheit gefertigt und bei Bedarf in den
Innenschrank eingesetzt werden.
Die Wirkung des Luftwärmetauschers im Innenschrank kann nach einer
Ausgestaltung dadurch verbessert werden, daß dem Luftwärmetauscher in dem der
unteren Seitenwand zugekehrten Bereich mittels eines ersten Umwälzventilators
die Warmluft des Innenschrankes zuführbar und mittels eines zweiten
Umwälzventilators in dem der oberen Seitenwand des Innenschrankes zugekehrten
Bereich wieder aus dem Luftwärmetauscher absaugbar ist, wobei für den
Umwälzkreis zudem vorgesehen ist, daß der untere und der obere Bereich des
Luftwärmetauschers durch ein Trennblech abgeteilt sind.
Die Herstellung und der Einsatz der Umwälzventilatoren wird dadurch vereinfacht,
daß die Umwälzventilatoren auf einer Trägerplatte befestigt sind, die parallel zum
Luftwärmetauscher in den Innenschrank einsetzbar ist.
Zur besseren Ausnützung der Kühlwirkung von Kühlkörpern oder dgl. ist
vorgesehen, daß bei auf Kühlkörpern oder dgl. aufgebauten, elektronischen
Bauteilen die Kühlkörper auf der Außenseite der Seitenwände des Innenschrankes
befestigt sind und über Durchbrüche mit dem Innenraum des Innenschrankes in
Verbindung stehen. Die Befestigungsfläche der Kühlkörper und dgl. für die zu
kühlenden elektronischen Bauteile bleibt im Innenschrank zugänglich. Damit die
Wärme über die Kühlkörper und dgl. möglichst vollständig in den gekühlten
Zwischenraum zwischen Außen- und Innenschrank gelangt, sieht eine weitere
Ausgestaltung vor, daß die im Innenraum des Innenschrankes mit den Kühlkörpern
oder dgl. in Kontakt stehenden, elektronischen Bauteile zum Innenraum des
Innenschrankes hin mittels einer wärmeisolierenden Abdeckung abgedeckt sind.
Dadurch ist die Abstrahlung von Wärme in den Innenraum des Innenschrankes sehr
stark reduziert, wenn nicht gar praktisch verhindert. Durch den Luftwärmetauscher
und den inneren Umwälzkreis wird die Luft aus dem Innenschrank nach außen
abgeführt.
Eine weitere Verbesserung zur Stabilisierung der Temperatur im Innenschrank auf
möglichst niedrigem Temperaturniveau ist vorgesehen, daß die Außen- und
Innenoberflächen vom Innenschrank mit einem Belag oder Anstrich versehen sind,
der gute Wärmeabgabeeigenschaften aufweist, z. B. schwarz gestrichen ist.
Zur Erzeugung des Kühl-Luftstromes ist nach einer Ausgestaltung vorgesehen, daß
der Kühl-Luftstrom von einem in die untere Seitenwand des Außenschrankes
eingebauten staub- und spritzwassergeschützten Kühlluft-Ventilator (IP66) erzeugt
wird, der die Luft aus dem Freien ansaugt und dem Innenraum des
Außenschrankes zuführt, und daß der erwärmte Kühl-Luftstrom über
Austrittsöffnungen in der oberen Seitenwand aus dem Außenschrank austritt.
Damit sich die Ansaugöffnung des Kühlluft-Ventilators nicht durch Blätter und dgl.
zusetzen kann, sieht eine Weiterbildung vor, daß der Kühlluft-Ventilator
zeitabhängig oder temperaturabhängig in der Drehrichtung kurzzeitig umschaltbar
ist und den Luftstrom durch den Außenschrank umkehrt (Reservebetrieb).
Durch die Umkehr des Luftstromes läßt sich die Eingangsseite des Kühlventilators
freiblasen und in den Zwischenraum zwischen Außenschrank und Innenschrank
gelagerter Staub wieder absaugen und ins Freie zurückführen.
Zur Verbesserung des Spritzwasserschutzes kann nach einer weiteren
Ausgestaltung vorgesehen sein, daß der Außenschrank einen Dachaufbau trägt,
der Seitenwände, Rückwand und Schranktür desselben im Abstand teilweise
überlappt.
Der Einbau des Innenschrankes in den Außenschrank erfolgt nach einer
Ausgestaltung in der Weise, daß die Rückwand des Außenschrankes mit in dessen
Innenraum ragenden Befestigungselementen und die Rückwand des
Innenschrankes mit darauf abgestimmten Befestigungsaufnahmen versehen sind,
wobei Befestigungselemente und Befestigungsaufnahmen staub- und
spritzwasserdichte Verbindungen sicherstellen.
Der elektrische Anschluß des Gerätes wird so ausgeführt, daß die Anschlußkabel
für die im Innenschrank untergebrachten Geräte mittels Kabeleinführungen staub- und
spritzwasserdicht durch den Innenschrank geführt sind.
Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in Vorderansicht bei geöffneter Schranktür einen Innenschrank mit
eingebauten elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für einen als getrennte Einheit einsetzbaren
Luftwärmetauscher und
Fig. 3 in Vorderansicht bei geöffneter Schranktür einen Außenschrank zum
Einbau eines Innenschrankes nach Fig. 1, und
Fig. 4 in Vorderansicht den Gehäuseaufbau aus Innenschrank und
Außenschrank bei geschlossenem, bestücktem Innenschrank und
geöffnetem Außenschrank.
Wie Fig. 1 zeigt, werden in einen staub- und spritzwasserdicht (IP66)
verschließbaren Schaltschrank als Innenschrank 10 die elektrischen und/oder
elektronischen Bauteile 21, 22 und 23 eingebaut. So kann 21 als eine mit Wärme
erzeugenden Halbleitern versehene Fernsehsende- oder
Fernsehempfangseinrichtung ausgelegt sein, während die Bauteile 22 und 23
Netzgeräte sein können. Diese Bauteile sind an den Seitenwänden 11 und 12 des
Innenschrankes 10 befestigt. Diese Seitenwände 11 und 12 haben Durchbrüche
17, in denen auf den Außenseiten befestigte Kühlkörper 20 und 28 befestigt sind,
so daß ihre Befestigungsflächen für die zu kühlenden Halbleiter vom Innenraum des
Innenschrankes 10 aus zugänglich sind. Damit die in den Bauteilen 21, 22 und 23
auftretende Wärme sicher und möglichst vollständig an die Kühlkörper 20 und 28
abgegeben wird, sind die Bauteile 21, 22 und 23 zum Innenraum des
Innenschrankes 10 hin wärmeisoliert.
Um die im Innenraum des Innenschrankes 10 auftretende Wärme - sei es durch
Aufheizung von außen oder Restwärme der eingebauten Bauteile - abzuführen, ist
im Innenraum des Innenschrankes 10 mit den Umwälzventilatoren 25 und 26 und
einem Luftwärmetauscher 30 ein Umwälzkreis geschaffen. Der erste
Umwälzventilator 25 saugt Luft an und führt sie dem der unteren Seitenwand 13
benachbarten Bereich des Luftwärmetauschers 30 zu, während der zweite
Umwälzventilator 26 im oberen, der oberen Seitenwand 14 des Innenschrankes 10
zugekehrten Bereich des Luftwärmetauschers 30 die Luft wieder über denselben
ansaugt und dem Innenraum wieder zuführt.
Wie Fig. 2 zeigt, kann als Luftwärmetauscher 30 ein Rohrbündel verwendet
werden, bei dem die Enden der Rohre 31 in Halteplatten 32 und 33 festgelegt und
der unter und obere Bereich der Rohre 31 durch ein Trennblech 34 abgeteilt sind.
Diese Rohres 31 sind dünnwandig und bilden eingangsseitig mit ihren
Außenoberflächen eine große Oberfläche als Eingangskreis, während die
Innenoberflächen der Rohre 31 einen ebenso großflächigen Ausgangskreis bilden.
Dieser Ausgangskreis ist von dem Eingangskreis staubdicht entkoppelt.
Ist der Luftwärmetauscher 30 als getrennte Einheit ausgebildet und hergestellt,
dann kann er in den Innenschrank 10 eingesetzt werden, wobei die Eingangs- und
Ausgangsöffnungen der Rohre 31 mit entsprechenden Öffnungen 18 und 19 in der
unteren und oberen Seitenwand 19 des Innenschrankes 10 zur Deckung kommen.
Die Umwälzventilatoren 25 und 26 werden auf einer Trägerplatte 24 befestigt, die
parallel zu den Rohren 31 des Luftwärmetauschers 30 in den Innenschrank 10
eingesetzt werden. Die Seitenwände 13 und 14 tragen auf ihren Innenseiten
entsprechende Aufnahmen und Führungen zur Festlegung der Trägerplatte 24 und
der Halteplatten 32 und 33 des Luftwärmetauschers 30. Ein Trennblech 27 auf der
Trägerplatte 24 bildet mit dem Trennblech 34 des Luftwärmetauschers 30 auch im
Bereich der Umwälzventilatoren 25 und 26 eine Abgrenzung beider Zweige der
umgewälzten Luft.
Durch die Rohre 31 des Luftwärmetauschers 30 wird kühlende Luft geleitet, wie
noch gezeigt wird.
Der Innenschrank 10 nach Fig. 1 wird in einen spritzwassergeschützten
Außenschrank 40 (IP44) nach Fig. 3 eingebaut. Dieser Außenschrank 40 wird auf
der Rückwand 45 mit Befestigungselementen 46 versehen, während die Rückwand
15 des Innenschrankes 10 mit entsprechend verteilten und angepaßten
Befestigungsaufnahmen für diese Befestigungselemente 46 versehen ist. Die
Verbindungen sind dabei staub- und spritzwasserdicht und so ausgebildet, daß alle
Seitenwände 11, 12, 13 und 14, die Rückwand 15 und die Schranktür 16 im
Abstand zu den zugekehrten Seitenwänden 41, 43, 48 und 49, der Rückwand 45
und der Schranktür 47 des Außenschrankes 40 stehen. In die untere Seitenwand
41 des Außenschrankes 40 ist ein leistungsstarker staub- und
spritzwassergeschützter Kühlluft-Ventilator 42 (IP66) eingebaut, der Luft aus dem
Freien ansaugt und dem Innenraum des Außenschrankes 40 zuführt. In der oberen
Seitenwand 43 des Außenschrankes 40 sind Austrittsöffnungen 44 für den Kühl-
Luftstrom eingebracht.
Wie Fig. 4 zu entnehmen ist, durchströmt der gesteuerte Kühl-Luftstrom von unten
nach oben alle Seiten des in den Außenschrank 40 eingebauten Innenschrankes
10, wobei ein Teil die Rohre 31 des Luftwärmetauschers 30 durchströmt und für
die Wärmeabfuhr aus dem Innenraum des Innenschrankes 10 sorgt. Der Kühl-
Luftstrom ist auch über die auf der Außenseite des Innenschrankes 10 befestigten
Kühlkörpers 20 und 28 geführt und verbessert so deren Kühlwirkung durch gute
Wärmeabfuhr.
Die Anschlußkabel 51, 54 und 55 werden über staub- und spritzwasserdichte
Kabeleinführungen 53 in den Innenschrank 10 hineingeführt und ebenso
herausgeführt. Dabei können die Anschlußkabel 51 und 54 die Stromversorgung
übernehmen, während das Anschlußkabel 55 als Antennenzuleitung dienen kann.
Die Kabeleinführungen 52 in den Außenschrank 40 brauchen nur
spritzwassergeschützt ausgeführt zu werden.
Auf dem Außenschrank 40 ist ein Dachaufbau 50 befestigt, der die Seitenwände
48 und 49, die Rückwand 45 und die Schranktür 47 im Abstand teilweise
überlappt und so einen eindeutigen Regenschutz für die oberen horizontalen Kanten
des Außenschrankes 40 bringt.
Die Eingangsseite des Kühlluft-Ventilators 42 ist mit einem Schutzgitter abgedeckt,
an dem größere Fremdkörper, wie Laub oder dgl., zurückgehalten werden. Damit
ein ungewollter Verschluß des Schutzgitters verhindert wird, wird in Zeitabständen
oder in Abhängigkeit vom Auftreten eines Temperaturanstieges im Innenraum des
Innen- und/oder Außenschrankes die Drehrichtung des Kühlluft-Ventilators 42
kurzzeitig umgeschaltet, so daß der Luftstrom seine Richtung umkehrt. Auf diese
Weise läßt sich das Schutzgitter des Kühlluft-Ventilators 42 abblasen und evtl. in
den Außenschrank 40 gelangter Staub absaugen und wieder ins Freie
zurückführen.
Der Außenschrank 40 verhindert eine Aufheizung des Innenschrankes 10 durch
Sonneneinstrahlung.
Claims (14)
1. Gehäuseaufbau für im Freien aufstellbare elektrische und/oder elektronische
Geräte,
dadurch gekennzeichnet,
daß die elektrischen und/oder elektronischen Bauteile (21, 22, 23) des Gerätes in einem staub- und spritzwasserdicht (IP66) verschließbaren Innenschrank (10) untergebracht sind, der vorzugsweise allseitig beabstandet in einen spritzwasserdicht (IP44) verschließbaren Außenschrank (40) eingebaut ist,
daß im Innenschrank (10) ein Luftwärmetauscher (30) eingesetzt ist, dessen Eingangskreis über Umwälz-Ventilatoren (25, 26) die im Innenschrank (10) auftretende Warmluft zuführbar ist und dessen Aufgangskreis mit dem Innenraum des Außenschrankes (40) gekoppelt ist, und
daß der Außenschrank (40) zur Kühlung des Innenschrankes (10) von einem gesteuerten Kühl-Luftstrom durchströmt ist, von dem ein Teil den Ausgangskreis des Luftwärmetauschers (30) passiert.
daß die elektrischen und/oder elektronischen Bauteile (21, 22, 23) des Gerätes in einem staub- und spritzwasserdicht (IP66) verschließbaren Innenschrank (10) untergebracht sind, der vorzugsweise allseitig beabstandet in einen spritzwasserdicht (IP44) verschließbaren Außenschrank (40) eingebaut ist,
daß im Innenschrank (10) ein Luftwärmetauscher (30) eingesetzt ist, dessen Eingangskreis über Umwälz-Ventilatoren (25, 26) die im Innenschrank (10) auftretende Warmluft zuführbar ist und dessen Aufgangskreis mit dem Innenraum des Außenschrankes (40) gekoppelt ist, und
daß der Außenschrank (40) zur Kühlung des Innenschrankes (10) von einem gesteuerten Kühl-Luftstrom durchströmt ist, von dem ein Teil den Ausgangskreis des Luftwärmetauschers (30) passiert.
2. Gehäuseaufbau nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Luftwärmetauscher (30) als Rohrbündel ausgebildet ist, bei dem die
Rohreingänge und -ausgänge mit korrespondierenden Öffnungen (18, 19) in
der unteren und oberen Seitenwand (13, 14) des Innenschrankes (10) zur
Deckung gebracht oder bringbar sind.
3. Gehäuseaufbau nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Luftwärmetauscher (30) als getrennte Einheit in den Innenschrank
(10) einsetzbar ist.
4. Gehäuseaufbau nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Luftwärmetauscher (30) in dem der unteren Seitenwand (13)
zugekehrten Bereich mittels eines ersten Umwälzventilators (25) die
Warmluft des Innenschrankes (10) zuführbar und mittels eines zweiten
Umwälzventilators (26) in dem der oberen Seitenwand (14) des
Innenschrankes (10) zugekehrten Bereich wieder aus dem
Luftwärmetauscher (30) absaugbar ist.
5. Gehäuseaufbau nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der untere und der obere Bereich des Luftwärmetauschers (30) durch
ein Trennblech (27) abgeteilt sind.
6. Gehäuseaufbau nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Umwälzventilatoren (25, 26) auf einer Trägerplatte (24) befestigt
sind, die parallel zum Luftwärmetauscher (30) in den Innenschrank (10)
einsetzbar ist.
7. Gehäuseaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei auf Kühlkörpern (20, 28) oder dgl. aufgebauten, elektronischen
Bauteilen (21) die Kühlkörper (20, 28) auf der Außenseite der Seitenwände
(11, 12) des Innenschrankes (10) befestigt sind und über Durchbrüche (17)
mit dem Innenraum des Innenschrankes (10) in Verbindung stehen.
8. Gehäuseaufbau nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die im Innenraum des Innenschrankes (10) mit den Kühlkörpern (20, 28)
oder dgl. in Kontakt stehenden, elektronischen Bauteile (21) zum Innenraum
des Innenschrankes (10) hin mittels einer wärmeisolierenden Abdeckung
abgedeckt sind.
9. Gehäuseaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Außen- und Innenoberflächen vom Innenschrank (10) mit einem
Belag oder Anstrich versehen sind, der gute Wärmeabgabeeigenschaften
aufweist, z. B. schwarz gestrichen ist.
10. Gehäuseaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kühl-Luftstrom von einem in die untere Seitenwand (41) des Außenschrankes (40) eingebauten staub- und spritzwassergeschützten Kühlluft-Ventilator (42) (IP66) erzeugt wird, der die Luft aus dem Freien ansaugt und dem Innenraum des Außenschrankes (40) zuführt, und
daß der erwärmte Kühl-Luftstrom über Austrittsöffnungen (44) in der oberen Seitenwand (43) aus dem Außenschrank (40) austritt.
daß der Kühl-Luftstrom von einem in die untere Seitenwand (41) des Außenschrankes (40) eingebauten staub- und spritzwassergeschützten Kühlluft-Ventilator (42) (IP66) erzeugt wird, der die Luft aus dem Freien ansaugt und dem Innenraum des Außenschrankes (40) zuführt, und
daß der erwärmte Kühl-Luftstrom über Austrittsöffnungen (44) in der oberen Seitenwand (43) aus dem Außenschrank (40) austritt.
11. Gehäuseaufbau nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kühlluft-Ventilator (42) zeitabhängig oder temperaturabhängig in der
Drehrichtung kurzzeitig umschaltbar ist und den Luftstrom durch den
Außenschrank (40) umkehrt (Reservebetrieb).
12. Gehäuseaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Außenschrank (40) einen Dachaufbau (50) trägt, der Seitenwände
(48, 49), Rückwand (45) und Schranktür (47) desselben im Abstand
teilweise überlappt.
13. Gehäuseaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rückwand (45) des Außenschrankes (40) mit in dessen Innenraum
ragenden Befestigungselementen (46) und die Rückwand (15) des
Innenschrankes (10) mit darauf abgestimmten Befestigungsaufnahmen
versehen sind, wobei Befestigungselemente (46) und
Befestigungsaufnahmen staub- und spritzwasserdichte Verbindungen
sicherstellen.
14. Gehäuseaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anschlußkabel (51) für die im Innenschrank (10) untergebrachten
Geräte mittels Kabeleinführungen (53) staub- und spritzwasserdicht in den
Innenschrank (10) geführt sind.
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Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8380 | Miscellaneous part iii |
Free format text: DIE FALSCHE ZEICHNUNG AUF DER TITELSEITE DER PATENTSCHRIFT WIRD BERICHTIGT MIT DER ZEICHNUNG FIG.1 |
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