DE2059956A1

DE2059956A1 - Impulsgeber fuer dynamische Geschuetzpruefeinrichtungen

Info

Publication number: DE2059956A1
Application number: DE19702059956
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl-Ing Boeder
Original assignee: Rheinmetall GmbH
Current assignee: Rheinmetall Industrie AG
Priority date: 1970-12-05
Filing date: 1970-12-05
Publication date: 1972-06-22
Also published as: DE2059956B2; DE2059956C3; IT946072B; US3727455A; GB1362414A

Description

RHEINMETfULI. Düsseldorf, den h. 12.1970

Akte R 522

Patentansprüche

\ 1.)Impulsgeber für dynamische Geschützprüfeinrichtungen, bestehend aus einem, durch Treibladungsgase beaufschlagten und mit seinem freien Ende gegen die Mündung eines Geschützrohres anliegenden Kolben, der nach dem Zünden der Kartusche vorschnellt und dabei die Rückstoßwirkung des Geschützrohres simuliert, gekennzeichnet durch einen im Impulsgebergehäuse (l) angeordneten, sowohl die Kartusche (9) als auch das rückwärtige Ende des Kolbens (lO) aufnehmenden Zylinder (6), der mit nach Zurücklegung eines bestimmten Kolbenhubes freiwerdenden Auslaßöffnungen (ll) versehen ist, die in einen, das Vielfache des Kolbenhubvolumens enthaltenden Hohlraum (12) einmünden, der seinerseits über Drosseleinrichtungen (26) mit der freien Atmosphäre in Verbindung steht.

2. Impulsgeber nach Anspruch 1, d a d u r c h gekennz e lehne t , daß das Volumen desilohl räume s (12) mindestens dem zehnfachen Hubvolumen des Kolbens (lO) entspricht.

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durch, daß ein am Geschützrohr befestigter Kolben aus dem Zylinder austritt, aus dem Verbrennungsraum direkt in die freie Atmosphäre geleitet, so daß, da der Gasdruck bei Kolbenaustritt noch in derselben Größenordnung wie der Mündungsgasdruck beim echt schießenden Geschütz liegt, ein Knall entsteht, der dem beim echten Schuß nahe kommt. Somit lassen sich die pulverbetriebenen Impulsgeber der offenen Bauart nur auf einem Schießplatz betreiben. Außerdem wird die Masse der rücklaufenden Teile des zu prüfenden Geschützes durch den am Geschützrohr befestigten Kolben verfälscht, der zusammen mit den rücklaufenden Geschützteilen von der Geschützrohrbremse abzubremsen ist, so daß die die Lafette belastenden Bremskräfte nicht genau den beim echten Schuß auftretenden entsprechen.

Allen bekannten Impulsgebern ist jedoch der Nachteil gemeinsam, daß die Pulvergase am Ende des Kolbenhubes, nachdem dieser aus dem Zylinder ausgetreten ist, aus dem Verbrennungsraum direkt in die freie Atmosphäre überführt werden. Diese offene Bauart des Impulsgebers führt mit Rücksicht darauf, daß der Gasdruck beim Austritt des Kolbens aus dem Zylinder etwa dem Mündungsgasdruck bei einem die Mündung verlassenden Geschoß entspricht, zu einem Mündungsknall, der dem bei Abgabe eines scharfen Schusses nicht nachsteht.

Abgesehen davon, daß der Mündungsknall die Verwendung des bekannten Impulsgebers nur auf dem freien Gelände eines Schießplatzes erlaubt, ist sein

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Leistungsbereich durch das ihm zugeordnete Kartuschkaliber beschränkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der genannten Nachteile einen Impulsgeber für dynamische Geschützprüfeinrichtungen zu schaffen, der sich vor allem durch eine intensive Dämpfung des Abschußknalls auszeichnet, so daß der Impulsgeber für die Prüfeinrichtung sogar innerhalb eines geschlossenen Wohngebietes z.B. in einer Instandsetzungswerkstätte für Geschütze eingesetzt werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Leistungsbereieh des Impulsgebers zu erhöhen.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch einen im Impulsgebergehäuse angeordneten, sowohl die Kartusche als auch das rückwärtige Ende des Kolbens aufnehmenden Zylinder, der mit nach Zurücklegung eines bestimmten Kolbenhubes freiwerdenden Auslaßöffnungen versehen ist, die in einen das Vielfache des Kolbenhubvolumens enthaltenden Hohlraum einmünden, der seinerseits über Drosseleinrichtungen mit der freien Atmosphäre in Verbindung steht. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung muß der Hohlraum mindestens das zehnfache Hubvolumen des Kolbens aufweisen, damit unter Zuhilfenahme der im Impulsgebergehäuse untergebrachten Drosseleinrichtung der Abschußknall so intensiv gedämpft wird, daß die Gase nur noch zischend aus der Drossel in die freie Atmosphäre strömen. Je nach Größe der Pulverladung der Kartusche kann es erforderlich sein, die Drossel— wirkung zu verändern.

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Eine hydraulische Bremseinrichtung, die gegen das
Impulsgebergehäuse und gegen den Zylinder wirkt, ist dem Kolben zugeordnet. Sie besteht aus einem sich an den Zylinder anschließenden Bremsgehäuse mit einer in Kolbenhubrichtung zunehmend enger werdenden Innenfläche und einem damit zusammenwirkenden auf der
Mantelfläche des Kolbens angeordneten Verdrängerkörper.

Die Abstimmung des zunehmend enger werdenden Bremszylindergehäusedurchmessers und des Verdrängerkörpers machen es möglich, daß zu Beginn des Arbeitshubes infolge des großen Drosselquerschnittes nur eine geringfügige Bremswirkung besteht, die aber, nachdem die
rücklaufenden Teile des Geschützes auf die vorbestimmte Geschwindigkeit gebracht worden sind, in eine
plötzliche Verengung des Strömungsquerschnittes übergeht, so daß die volle Bremsung des Kolbens einsetzt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das
Bremsgehäuse über eine Kolbenbohrung mit einem im
Innern des Kolbens untergebrachten Ausgleichsraum
verbunden, der seinerseits durch einen mit Druckgas
beaufschlagten, fliegend gelagerten Kolben begrenzt
ist. Diese Maßnahme dient zum Zweck, die durch die
Bremsung erwärmte und dadurch sich ausdehnende Bremsflüssigkeit einem zusätzlichen Ausgleichsraum zuzuführen.

Anstelle der konzentrisch den Kolben umschließenden
Bremseinrichtung können auch eine oder mehrere, achsparallel neben der Kolbenstange angeordnete Rohrbremsen Verwendung finden.

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Dem Kolben ist eine sich am Bremsgehäuse abstützende Vorholfeder zugeordnet, durch die der Kolben in seine Ausgangsstellung zurückgeführt ist.

Ferner ist der Kolben gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung an seinem vorderen, aus dem Impulsgebergehäuse vorstehenden Ende mit zwei durch eine elastische Zwischenplatte auf Abstand gehaltenen Druckplatten versehen, von denen die mündungsseitige Druckplatte sowie die Zwischenplatte in axialer Richtung von einer Zugstange mit Federvorlage gehalten sind, während in radialer Richtung je eine Zentrierung zwischen mündungsseitiger Druckplatte und Zwi— schenplatte, zwischen letzterer und kolbenseitiger Druckplatte und zwischen letzterer und dem Kolben besteht.

Damit die Gehäusewand gegenüber Ausbrennungen beim Ausströmen der heißen Gase geschützt ist, sind gemäß der Erfindung die Auslaßöffnungen mit Pralltöpfen bestückt.

Damit der Impulsgeber über einen großen Leistungsbereich verfügt, ist der Ladungsraum so bemessen, daß Kartuschen unterschiedlicher Kaliber durch entsprechende Zugabe von ein- oder mehrteiligen Einsatz— hülsen auf das Maß des Ladungsraumes gebracht werden.

Schließlich ist der mit Rädern auf einem Schienengestell fahrbare Impulsgeber mit je einer in Bodennähe achsparallel angeordneten Rücklaufbremse und einem Vorholer versehen, deren in Kolbenhubrichtung vorne liegende Enden an vom Impulsgeber unabhängigen ortsfesten Lagerstellen befestigt sind.

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Die Erfindung ist anhand der Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert und zwar zeigen:

Fig. 1 die Gesamtanordnung eines in Arbeitsstellung befindlichen Impulsgebers mit der Rohrmündung eines Geschützes,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Impulsgebers,

Fig. 3 die Gesamtanordnung eines Impulsgebers in vergrößertem Maßstab,

Fig. h eine Einzelheit des Impulsgebers mit dem Ladungsraum und

Fig. 5 eine Einzelheit des Impulsgebers mit ein oder mehreren Rohrbremsen bzw. Vorholern.

Der Impulsgeber besteht im wesentlichen aus einem langgestreckten, dickwandigen Gehäuse 1, das mit seinen seitlich angeordneten Rädern 2 in einem Schienengestell 3 hin- und herbeweglich geführt ist. Zwischen dem Impulsgebergehäuse 1 und dem Boden des Schienengestells 3 sind achsparallel angeordnet eine Rücklaufbremse 4 und ein Vorholer 5» wobei die rückwärtigen Enden derselben an je einem Lagerauge ka und 5& des Impulsgebergehäuses 1 angelenkt sind, während die vorderen Enden der Bremse 4 und des Vorholers 5 an je einem ortsfest auf dem Schienengestell 3 angeordneten Lagerböckchen hb und 5b befestigt sind.

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Im Impulsgebergehäuse 1 ist ein Zylinder 6 eingebaut, der quer zur Symmetrieachse eine Führung für einen Verschlußkeil 7 besitzt und in Achsrichtung Bohrungen zur Aufnahme eines Ladungsraumes 8 für eine Kartusche 9 und eines Kolbens IO aufweist. Der Kolben 10 ist nur mit seinem rückwärtigen massiven Ende im Zylinder 6 geführt, während das vordere Kolbenende aus dem Impulsgebergehäuse 1 herausragt. Von der für die Kolbenführung verwendeten Zylinderbohrung ausgehend sind mehrere radiale Auslaßöffnungen 11 vorgesehen, die sowohl den Zylinder 6 als auch die Innenwand eines Hohlraumes 12 durchstoßen. Dieser Hohlraum ist so bemessen, daß er den oberen, seitlichen und rückwärtigen Bereich des Impul sgebergehäuses 1 einnimmt. Die Auslaßöffnungen sind vorzugsweise mit Pralltöpfen 11a bestückt.

Im Bereich der von den Pulvergasen beaufschlagten Stirnfläche ist der Kolben 10 massiv. Danach schließt sich eine bis zum vorderen Ende reichende Kolbenbohrung 10a an, die durch eine kopfseitige Druckplatte 13 abgeschlossen ist« Vor der Druckplatte 13 sitzt eine elastische Zwischenplatte 14, die ihrerseits mündungsseltig von einer mit einem Zentrierkegel versehenen Druckplatte l6 eingeschlossen ist. Die Platten sind sowohl in axialer Richtung von einer Zugstange 17 mit Federvorlage 18 zusammengehalten als auch in radialer Richtung so miteinander verklammert, daß die Zentrierung zur Kolbenachse gewährleistet ist.

Konzentrisch um den Kolben 10 liegt ein Bremsgehäuse 19, das einerseits noch im Zylinder 6 gelagert ist

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und andererseits mit dem vorderen Ende des Impulsgebergehäuses 1 abschließt. Zwei Bohrungen des Bremsgehäuses 19 dienen zur Führung des Kolbens 10 und sind, da das Bremsgehäuse 19 mit Bremsflüssigkeit gefüllt ist, mit Dichtungsmanschetten versehen. Während der dem Zylinder 6 zugekehrte Teil des Bremsgehäuses 19 durch eine dünne zylindrische Innenwand einen großen Öffnungsquerschnitt aufweist, schließt sich nach einem Gehäusesprung 19a eine zunehmende Verengung 19b an, die dann in die vordere Bremsgehäusebohrung übergeht. Der mit einer oder mehreren Kolbenöffnungen 20 versehene Kolben 10 ist von einem ringförmigen Verdrängerkörper 21 umgeben, der im unbeeinflußten Zustand des Kolbens 10 in den rückwärtigen, zylindrischen Raum des Bremsgehäuses 19 hineinragt.

Schließlich ist in der Kolbenbohrung 10a ein fliegend gelagerter Ausgleichskolben 22 angeordnet, der einerseits den mit Bremsflüssigkeit gefüllten Ausgleichsraum 23 in der Kolbenbohrung 10a begrenzt, andererseits aber mit Druckgas beaufschlagt ist, das den Raum 2k in der Kolbenbohrung 10a ausfüllt.

Schließlich ist um den rückwärtigen Teil des Kolbens 10 eine Vorholfeder 25 herumgelegt, die sich einerseits gegen die Stirnfläche des Kolbens 10 und andererseits gegen das Bremsgehäuse I9 abstützt.

Das Impulsgebergehäuse 1 ist mit einer Drosseleinrichtung 26 versehen, die als Labyrinth-Drossel ausgebildet ist und deren Drosselwirkung beliebig verändert werden kann.

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Der Außenraantel des ImpulsgebergehäusesI kann ;}e nach Bedarf mit einer zusätzlichen schalldämmenden Isolationsschicht 27 ganz oder teilweise überzogen sein»

Um mit einem einzigen Impulsgeber einen möglichst großen Leistungsbereich überdecken zu können, ist vorgesehen, Kartuschen 9 unterschiedlicher Kaliber zu verwenden. Soll eine kleinere Kartusche 9 im Ladungsraum 8 untergebracht werden, wird diese durch Aufbringen einer oder mehrerer Zwischenhülsen 28 auf das richtige Maß des Ladungsraumes 8 verstärkt. Durch entsprechende Ringliderungsdichtungen 29 einer elastischen Dichtungspackung 30 oder durch beide zusammen läßt sich der Spaltraum zwischen der Wand des Ladungsraumes 8 und der Zwischenhülse 28 abdichten.

In Jedem Falle liegt der Kartuschboden mit der Zünd— schraube 9a gegen den Verschlußkeil 7 an, der seinerseits mit einer mechanischen oder elektrischen Zündeinrichtung 31 versehen ist.

Unter Fortfall des Bremsgehäuses 19, der Verdrängerkörper 21 und der im hohlen Kolben 10 beiderseits des fliegend gelagerten Kolbens 22 angeordneten Räume 23 und 24 kann die Bremseinrichtung auch anders ausgebildet sein. Wie z.B. in Fig. 5 dargestellt, sind zu diesem Zweck um den Kolben 10 herum und zur Kolbenachse parallel verlaufend ein oder mehrere hydraulische Rohrbremsen 32 und Vorholer 33 angeordnet, die mit einem Ende am Zylinder 6 und dem anderen Ende an der Druckplatte 13 befestigt sind.

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Die Wirkungsweise des Impulsgebers ist wie folgt: Der Impulsgeber wird so aufgestellt, daß die Mundung des Geschützrohres R bei 0° Rohrerhöhung genau über den Zentrierkegel 15 gestülpt wird und dabei satt gegen die Druckplatte 16 anliegt. Der Vorholer preßt dabei den Impulsgeber mit einer Kraft, die kleiner als die Vorholkraft des Geschützes in Ruhelage ist, gegen die Mündung des Rohres R. Rohrerhöhungen, die größer oder kleiner sind als 0°, lassen sich durch Kippen des Impulsgebers samt Schienengestell berücksichtigen.

Nunmehr wird die Kartusche 9 mittels der Zündeinrich tung entweder elektrisch oder mechanisch gezündet. Durch den Druck der Treibladungsgase schnellt der Kolben 10 gegen die Wirkung der Vorholfeder 25 nach vorne und schiebt dabei mit der Druckplatte 16 das anliegende Geschützrohr R soweit in Rüeklaufriehtung voran, bis die Resultierende aller impulsgeberseitig auf den Kolben 10 und die Druckplatten 13 und 16 wirkenden Kräfte dem Kolben 10 eine Bremsverzögerung erteilt, die größer ist als die Bremsverzögerung der frei zurücklaufenden Massen des zu prüfenden Geschützes. Dieser Zustand ist erreicht, sobald der Kolben 10 die Auslaßöffnungen 11 freigegeben hat, worauf die Pulvergase sich in dem Hohlraum 12 weitgehend entspannen und anschließend zischend über die Drosseleinrichtung 26 in die freie Atmosphäre abziehen.

Der Kolben 10 mit den Druckplatten 13, 16 wird am Ende des Arbeitshubes durch die hydraulische Bremseinrichtung auf die Rücklaufgeschwindigkeit des Impulsgebers abgebremst. Dies geschieht dadurch, daß

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der Verdrängerkörper 21 im Verlauf der Kolbenbewegung den Gehäusesprung 19a und die anschließende Verengung 19b passiert, wodurch infolge der plötzlichen Verengung des Öffnungsquerschnittes die Bremswirkung einsetzt. Die gleiche Wirkung wird auch mit den hydraulischen Bremsen 32 erreicht.

Die beim Abbremsen erzeugte kinetische Energie wird in der Bremseinrichtung in Wärme umgesetzt. Die Bremsflüssigkeit dehnt sich dabei aus. Das zusätzlich benötigte Volumen wird dadurch geschaffen, daß der in das Bremsgehäuse 19 eintretende rückwärtige Teil des Kolbens 10 einen kleineren Querschnitt aufweist als der am vorderen Ende austretende Kolbenteil.

Die Vorholfeder 25 bzw. die Vorholer 33 (Fig.5) bringen den Kolben 10 wieder in ihre Ausgangsstellung zurück. Auch die ganze auf dem Schienenge stell 3 fahrbare Anlage wird durch die Rücklaufbremse k und den Vorholer 5 in ihre Ausgangsstellung gebracht.

Das durch Wärmedehnung und Zufluß aus dem Ausgleichsraum 23 im Bremsgehäuse angesammelte überschüssige Volumen der Bremsflüssigkeit muß am Ende des Kolbenvorholvorganges aus dem Bremsgehäuse 19 durch die Kolbenöffnung 20 in den Ausgleichsraum 23 abfließen, wodurch am Kolben 10 ein Vorholbremseffekt erzielt wird. Hauptzweck des Ausgleichsraumes 23 ist jedoch, das Bremsgehäuse 19 bei Temperaturschwankungen oder gar bei Leckverlust mit Bremsflüssigkeit stets ge-

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füllt zu halten und unzulässig hohen statischen Überdruck zu vermeiden.

Dem ölgefüllten Ausgleichsraum 23 steht der Ausgleichskolben 22 gegenüber, der von einem im Raum 2k untergebrachten Druckgas derart beaufschlagt wird, so daß die Bremsflüssigkeit im Ausgleichsraum 23 und im Bremszylinder 19 im Ruhestand stets unter überdruck gehalten wird.

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Claims

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RHEINMETALL Düsseldorf, den 4,12,1970

Akte B

Impulsgeber für dynamische geschützprüfeinrichtungen

Bei Geschützen mit Bohrrücklauf ,ist die Beanspruchung der Lafette sowie die Punktion der Bücklaufeinrichtungen vorwiegend von der Bücklaufgeschwindigkeit abhängig} die dem Bohr beim Schuß erteilt wird. Es ist daher grundsätzlich möglich, die Haltbarkeit und Punktion der Lafette einschließlich der Bücklaufeinrichtung ohne Abgabe eines Schusses dadurch zu erproben, daß man auf einem Prüfstand durch einen auf das Geschützrohr wirkenden pulvergetriebenen Impulsgeber dem Bohr die gleiche Bücklaufgeschwindigkeit wie beim Schuß er.teilt.

Diese nach dem Zylinder-Kolbenprinzip arbeitenden Impulsgeber zeichnen sich durch geringen Pulververbrauch aus, der einen Bruchteil des Pulverladungsgewiehtes beim wirklichen Schuß beträgt, ferner durch die Einsparung des Geschosses und die damit verbundene Schonung des Geschützrohres,

Die bekannten pulverbetriebenen Impulsgeber arbeiten alle nach dem Prinzip der offenen Bauart, d.h. die Pulvergase werden am Ende des Arbeitshubes da-

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3. Impulsgeber nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kolben (lO) eine gegen das Impulsgeber« gehäuse (l) und den Zylinder (6) wirkende hydraulische Bremseinrichtung (19 bis 21) zugeordnet ist, die aus einem den Kolben (lO) konzentrisch umschließenden eine Bremsflüssigkeit enthaltendes Bremsgehäuse (19) mit einer in KoI-benhubrichtung zunehmend enger werdenden Innenfläche (I9b) und einem damit zusammenwirkenden^ auf der Mantelfläche des Kolbens (lO) angeordneten Verdrängerkbrper (21) besteht«

h. Impulsgeber nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung aus einer oder mehreren achsparallel neben den Kolben (lO) angeordneten Rohrbremsen (32) besteht.

5. Impulsgeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Bremsgehäuse (19) über eine Kolbenöffnung (20) mit einem im Innern des Kolbens (lO) untergebrachten Ausgleichsraum (23) in Verbindung steht, der seinerseits durch einen mit Druckgas beaufschlagten, fliegend gelagerten Ausgleichskolben (22) begrenzt ist.

6. Impulsgeber nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (lO) durch eine sich am Bremsgehäuse (19) abstützende Vorbolfeder (25) in seine Ausgangsstellung zurückführbar ist.

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7. Impulsgeber nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (lO) an seinem vorderen aus dem Impulsgebergehause (l) vorstehenden Ende mit zwei durch eine elastische Zwischenplatte (l*t) auf Abstand gehaltene Druckplatten (I3,l6) versehen ist, von denen die mUndungsseitige Druckplatte (l6) sowie die Zwischenplatte (14) in axialer Richtung von einer Zugstange (17) mit Federvorlage (18) gehalten sind, während in radialer Richtung je eine Zentrierung zwischen Druckplatte (l6) und Zwischenplatte (14), zwischen letzterer und Druckplatte (13) und zwischen letzterer und dem Kolben (lO) besteht.

8. Impulsgeber nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen Kolben (lO) und Hohlraum (12) angeordneten Auslaßöffnungen (ll) mit die Gehäusewand vor Ausbrennungen schützenden Pralltopfen (lla) bestückt sind.

9. Impulsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine oder mehrere Zwischenhülsen (28) unterschiedlicher Wanddicke, die mit Ringliderungsdichtungen (29) und/oder Dichtungspackungen (30) gegen den Ladungsraum (8) anliegen, Kartuschen (9) verschiedener Kaliber in einem einzigen Ladungsraum (8) verwendbar sind.

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