DE2209846A1

DE2209846A1 - Meßgerät, insbesondere Lagerung für Meßfühler

Info

Publication number: DE2209846A1
Application number: DE19722209846
Authority: DE
Inventors: Paul E. Springfield Ohio Allen (V.StA.)
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Warner and Swasey Co
Priority date: 1971-03-01
Filing date: 1972-03-01
Publication date: 1972-09-14
Also published as: IT949774B; CA975159A; GB1379488A; DE2209846C2

Description

Patentanwälte ^

Dr. Ing. H. Negsndank DIpI Ing. H. Hauck - Dipl. Phys. W. Schmitz DIpL Ing. E. Graalfs - Dipl. Ing. W. Wehnert 8 MUnchen 2, fäosErtsiiaße 25 - Telefon 5 38 05 86

The Bendix Corporation

Executive Offices

Bendix Genter 1. :iärz 197 2

Southfield ,Mich.48075 ,USA Anxvaltsalcte M-2064

Meßgerät, insbesondere Lagerung für Meßfühler

Die Erfindung betrifft Meßgeräte mit einer Meßsonde bzw. einem i-ießfühler, welcher mit Hilfe von aufeinander angeordneten bzw. gelagerten Schlitten entlang der X- und Y-Achse bewegbar ist. Zu diesem Zweck sind die beiden Schlitten auf der Basis des Meß- \ gerätes angebracht und entlang der beiden Achsen rollbar. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Klemm- oder Feinschubmecha-, nismus für die Querbewegung dieser Schlitten als auch eine Lager-ι j anordnung für den direkt den Fühler tragenden Schlitten. :

Meßgeräte dieser Bauart erweisen sich in großem Ausmaß für die Fertigung und andere Arbeiten verwendbar , da ihre Bedienung bei j

der durchführung von Präzisionsmessungen mit großen Einsparungen i

i von Arbeit und Zeit verbunden ist.

Die Präzisions-Lauflagerungen dieser Geräte lassen sie jedoch sehr teuer werden; es können also beträchtliche Kosteneinsparungen erzielt werden, falls die maschinelle Bearbeitung der Meß-

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geräte und weitere Kosten reduzierbar sind.

Falls der Klemm- und Feinschubmechanismus für beide Laufwerke bzw. Schlitten vereinfacht werden kann, ohne deren Wirkungsweise nachteilig zu beeinflussen, können weitere Kostenersparnisse herbeigeführt werden. Eine gleichzeitig anhängige Patentanmeldung trägt das Aktenzeichen P .

Davon ausgehend wurde mit der vorliegenden Erfindung ein Meßgerät ; geschaffen, welches einen vereinfachten, manuell betätigbaren Mechanismus zum Klemmen bzw. Verriegeln des Laufwerkes und zu dessen j Feinschub umfaßt. Der Mechanismus besteht aus einem Doppelhebel-Greifgelenk, welches am Schlitten angebracht ist und eine Bremsstange und eine mit Gewinde ausgestattete Verstellstange aufweist. Die beiden Stangen sind drehbar am Schlitten gelagert und hintereinander betätigbar, um den Schlitten in seiner Lage festzuklein- ; men und um die Position des Schlittens auf seiner Halterung gegen ! den Reibungseingriff der Bremsstange und des Greifgelenkes zu verändern. Die Lagerung umfaßt ein Paar auf einer oberen Schiene lau-¹

ϊ

fender und am Schlitten angeordneter Lagerrollen und eine gleich- <

ι falls am Schlitten angeordnete, rundgeformte Rolle, deren Achse I

sich senkrecht zur Achse der Lagerrollen erstreckt und welche auf einer unteren, verstellbar an der Halterung des Schlittens angebrachten Schiene verläuft. Das Ausmaß des Fühlerüberhanges und die Kosten maschineller Bearbeitung der Schienen bzw. Laufflächen können infolgedessen auf ein Minimum reduziert werden.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

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Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Schlittens bzw. Laufwerkes der Y-Achse und der Halterung eines Meßgerätes der beschriebenen Art;

Fig. 2 ist eine Schnittansicht von Linie 2-2 in Fig. 1;

Fign. 3 sind Schnittansichten von den Linien 3-3 und 4-4 in ^undlf Fig. 2;

Fign. 5 sind schematische Darstellungen zweier Laufschienenan^u Ordnungen bekannter Art;

Fig. 7 ist eine schematische Darstellung der Laufschienenlagerung gemäß der Erfindung;

Fign. 8 sind Seiten- und Vorderansichten des Schlittens der

und 9 x-Achse und der Halterung gemäß der Erfindung; und

j Fig· 10 ist eine Schnittansicht von Linie 10-10 in Fig. 9.

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In den Zeichnungen, und insbesondere in den Fign. 1 und 2 der-

sen

selben-, sind ein Schlitten 10 der Y-Achse und des/ zugehörige Lagerung 12 dargestellt. Der Schlitten 10 wird unter Bezugnahme auf die dargestellte Ausführungsform nachfolgend als Schlitten der Y-Achse bezeichnet, da er sich senkrecht zur Vorderseite der Maschine bewegt. Die beschriebene Lagerung ist für den den Fühler direkt tragenden Schlitten verwendbar und kann infolgedessen unabhängig von der Bezeichnung "X" und "Y" für denjenigen Schlitten verwendet werden, welcher dieser Funktion zugeordnet ! ist.

Der Schlitten 10 der Y-Achse weist eine Platte 14 auf, welche mit Hilfe eines Paars von zur Befestigung dienenden Bolzen 20 und 22 ein Paar von Lagerrollen 16 und 18 trägt. Die einstückig ! mit der Platte 14 bestehenden Bolzen sind durch Streben 24 und 26 verstärkt.

Die Einzelheiten der Laufrollen 16 und 18 sind aus Fig. 3 der Zeichnungen zu entnehmen. Die Laufrollen weisen einen äußeren Laufring 28 mit schräg nach innen geneigten Lagerflächen 30 auf. Die Lagerflächen 30 wirken mit nach außen gerichteten, konvex verlaufenden Laufflächen 32 zusammen und führen sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Ebene. Der innere Laufring 34 besteht aus einem Paar von Buchsen 36 und 38, welche eine Vorspannung des Lagers gestatten. Das Vorspannen geschieht durch Anlegen eines axialen Druckes an einem Nabenkörper 40 unter Verwendung

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einer Mutter 42 , welche auf ein Ende des Nabenkörpers 40 aufgeschraubt ist, während am anderen Ende ein Anschlag 44 vorgesehen ^; ist. Durch geeignete Wahl der Axiallänge der Buchsen 36 und 38 und des unterdimensionierten Ilingraumes zwischen den äußeren , und inneren Laufringen 34 und 28 kann eine üruck-Vorspannung der darin befindlichen Kugeln 46 vermieden werden. Ein radiales Spiel j besteht, wenn die Buchsen 36 und·38 unter Berührung aneinander gelegt werden.

Jm eine Verstellung vornehmen zu können ist der Nabenkörper 40 exzentrisch auf einer Kappenschraube 48 angebracht; die Schraube ist in den Bolzen 20 eingeschraubt. Wenn die Kappenschraube 48 gelockert und der Nabenkörper mit Hilfe der Angriffsflächen 50 verdreht wird erzeugt die Exzentrizität eine Verlagerung in der j Position des Rotationsmittelpunktes der Lagerrolle 16. Der Vortei^L dieser Form der Lagerung ist in gewissem Umfang in der vorange- ; hend erwähnten Patentanmeldung angeführt.

ι Spindellager bzw. Lagerrollen 16 und 18 laufen auf einer Bahn j

52, in welche die konvexen Flächen 32 eingeschnitten sind; die Schiene bzw. Bahn 52 ist an einem Kastenträger 54 angeschweißt, welcher die Befestigung bzw. Halterung für den Schlitten darstellt.

Der Schlitten 1u ist fernerhin mit einer rund geformten Lagerrolle 56 versehen, welche drehbar auf einer sich senkrecht zu den Achsen der Rollen 16 und 18 verlaufenden Achse angeordnet

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ist. Jie rund ausgebildete Lagerrolle 56 verläuft auf einer vertikal gerichteten Lauffläche 58 einer unteren Bahn bzv/. Schiene 6ü. Diese ist mit Innenlochschrauben 62 am Kastenträger 54 angebracht.

Die untere Schiene 60 kann vor dem endgültigen Anziehen der Innenkopfschrauben 62 im Position gebracht werden, so daß der Fühler 64 in der Tat vertikal entlang der Y-Achse verläuft.

t)a das Lager auf einer Kugelfläche läuft ermöglicht dies eine ge-. wisse Winkelabweichung gegenüber der Senkrechten zwischen der kugelförmig ausgebildeten Lagerrolle 56 und der Lauffläche 58.

! Nachfolgend sind die Vorteile der Vorrichtung gemäß der Erfindung j unter Bezugnahme auf den Stand der Technik erläutert.

Um zu gewährleiten, daß die Spindellager bzw. Lagerrollen 16 und 18 und die kugelförmig bzw. rund ausgebildete Lagerrolle 56 mit den oberen und unteren Schienen bzw. Bahnen 52 und 60 in Berührung verbleiben ist ein Paar federgespannter Rollen 52 ' und 53 vor gesehen. Diese werden von einer an der Platte 14 befestigten Strebe 55 getragen. Die in Fig. 4 dargestellte Schnittansicht läßt die Befestigung bzw. Lagerung der Rolle 53 erkennen. Die Rolle 53 ist drehbar auf einer Blattfeder 57 gelagert, welche an einer an der Strebe 55 angebrachten Platte 59 befestigt ist.Durch Linstellung der Schraube 61 kann die auf die Kolle ausgeübte Federkraft und die Position verändert werden. Während der Bewegung

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des Schlittens 12 wird infolgedessen eine Kraft am Schlitten beibehalten, um zu verhindern, daß sich eine der Rollen von der zugehörigen Bahn oder Schiene trennt.

Der Fühler 64, welcher der im oben genannten Patent beschriebenen Konstruktion entsprechen kann, ist zwischen llollensätzen 66 und 63 vertikal am Schlitten 10 verlagerbar. Jeder Satz wird durch Laufrollen 70, 72 und durch Voll- bzitf. Glattrollen 74 und 76 gebildet. Der untere Grenzpunkt der Bewegung wird durch einen Bund 78 und durch eine Kappenschraube 80 gebildet. Ein (nicht dargestelltes) Gegengewicht kann benutzt werden, um die entlang der vertikalen bzw. "Z"-Ächse erforderlichen Bewegungen leicht durchführen zu können.

Um den Mechanismus wie beschrieben zu vereinfachen wird der Schlitten 10 manuell in eine angenähert exakte Ibsition verbracht. Anschließend wird der zur Querverlagerung dienende Verriegelungsund Feinschubmechanismus 82 gemäß der Erfindung eingesetzt, um die Lage des Schlittens in der erwünschten Position genau festzulegen.

Der Mechanismus 82 umfaßt ein Doppelhebel-Greifgelenk 84 , welches versciiwenkbar am einstückig mit der Platte 14 bestehenden Block 86 gelagert ist. Jas Greifgelenk 84 besteht aus einem Paar von Hebeln 88 und 90, v;elche bei 92 verbolzt sind. Durch Spreizen dor oberen Lnden der Hebel 83 und 20 wird infolgedessen eine ^! Annäherung der unteren Enden hervorgerufen und umgekehrt. Bine

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Spannfeder 94 dient dazu, die Hebel in die dargestellte Position zu drücken, in welcher sich Anschlage 96 und 98 berühren. ',

Zwischen den oberen Lnden der Hebel 88 und 90 befindet sich eine '■ im Schnitt längliche Brensstanfe 100, welche auf der Lagerung ' bzw. Halterung 12 mit Hilfe daran angebrachter Endplatten 102 und 104 drehbar gelagert ist. Jiese Funktion kann auch durch die

i (nicht dargestellte) Abdeckung der faschine übernommen werden.Ein Verstellknopf 106 ist an einer in der iitte befindlichen Stange 103 angebracht und dient dazu, die Bremsstange 100 manuell zu drehen.

Zwischen den unteren Enden der Hebel 88 und 90 befindet sich hi it Gewinde versehene Stange 110, welche in gleicher Weise in

Endplatten 102 und 104 drehbar gelagert ist. Entsprechend dienen ein Verstellknopf 112 und eine Stange 114 zum manuellen Drehen der Stange 110.

An den unteren Enden der Hebel 88 und 90 sind halbkreisförmige Ausschnitte 116 und 118. In diesen Ausschnitten befinden sich Innengewinde, welche komplementär zu dem Gewinde der Stange ausgebildet sind.

Bei Drehung des Verstellknopfes 106 und der Breinsstange 100 werde: ι die oberen Enden der Hebel gespreizt, so daß sich die unteren Enden gegen die Spannung der Feder schließen, um die mit Gewinde versehene Verstellstange 110 zu ergreifen. In dieser Position

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befindet sich die Längsachse der Bremsstange horizontal (wie der gestrichelten Linie in. Fig. 10 zu entnehmen ist), uie Bremsstange liegt dabei unter Reibung an den oberen Enden der Hebel an und wird unter Reibungseingriff an den Hebeln gehalten. Auf diese weise besteht eine Verbildung zwischen dem Schlitten 12 und der Halterung 10, uin den Schlitten gegenüber einer Relativbewegung wirksam abzubremsen. Da die Innengewinde der Ausschnitte 116 und 11b in das Gewinde der Stange 110 in dieser Position eingreifen führt die Jrehung des Verstellknopfes 112 zu einem Feinschub des Schlittens 10 gegen die Reibkraft der Bremsstange 100. Jies erfordert einen Schlupf zwischen der Bremsstange 100 und den oberen Enden der Hebel 88 und 90. Aus diesem Grund sind die Hebel aus iessing gefertigt, um bestmögliche Weichheit bzw. Glätte der Bewegung zu gewährleisten.

Diese mittels Reibung erzeugte Abbremsung verhindert eine ungenaue Einstellung infolge eines toten Spiels an den Verstellschrauben und an denn zugehörigen Gelenksystem; der Schlitten bzw. das Lauf-

in
werk wird/der jeweils eingestellten Lage festgehalten.

unter Bezugnahme auf die Fign. 5, 6 und 7 werden die Vorteile j der vorangehend beschriebenen Lagerung angesichts des Standes der Technik erläutert.

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! In Fig. 5 ist eine Konstruktion gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Wie ersichtlich umfaßt diese Konstruktion eine obere -10-

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Bahn bzw. Schiene 120, eine untere Schiene 122 und Laufrollen 124 und 126 zur Abstützung des Schlittens 128. Die dargestellte Anordnung unterliegt indessen einem zu starken L-Überhang infolge der durch die Schiene 120 gebildeten Seitenkante, iier Oberhang löst ein verhältnismäßig starkes lioment an der Lagerung bzw. Halterung 132 des Schlittens aus, weshalb die Halterung 132 zur Vermeidung von Verbiegungen etc. verhältnismäßig stark ausgebildet ist.

In Fig. 6 ist eine weitere Konstruktion gemäß dem Stand der Technik dargestellt. V-Nuten befinden sich an den Ober- und Unterkanten der Halterung 138. Diese Konstruktion wird dem Problem des Oberhanges gerecht, unterliegt jedoch dem Problem maschineller Bearbeitung, da die oberen und unteren V-Nuten absolut parallel zueinander ausgeführt sein müssen, andernfalls eine Einstellungjnicht möglich wäre. Fernerhin muß der Abstand der Nuten zwiseheinander beibehalten werden, da kein Ausgleich bzw. keine Anpassung bei Bewegung zwischen den Laufrollen 140 und 142 möglich ist.

Fig. 7 der Zeichnungen stellt die Anordnung gemäß der Erfindung dar. Auf die Kante bzw. Leiste wurde infolge der Verwendung einer vertikal befindlichen, unteren Lauffläche verzichtet. Auf diese Weise konnte der Überhang L auf ein Minimum reduziert werden. Als Folge davon kann eine weniger umfangreiche Lagerung bzw. Halterung 10 eingesetzt werden. Ls werden billig zu bearbeitende Laufflächen benutzt, da die oberen Laufflächen teilzylindrisch ausgebildet sind, während die untere Lauffläche auf einfache Weise flachge- j schliffen ist. Die oberen und die unteren Laufflächen müssen nicht genau parallel zueinander ausgebildet sein, da die untere Schiene

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60 verstellbar ist, um die vertikale Lage des Schlittens 10 während seiner Bewegung festzulegen. Auch der Abstand der Laufflächen ist nicht von kritischer Bedeutung, da sich die kugelig ausgebildete Laufrolle 56 frei nach oben und nach unten bewegen kann, um sich den Veränderungen des Abstandes anzupassen.

Aus den vorangehend erwähnten Gründen stellt die Lagerung bzw. Halterung gemäß der Erfindung eine billige Konstruktion dar, ohne daß die Präzisionsbewegung des Schlittens 12 und des vom Schlitten getragenen Fühlers 64 beeinträchtigt wäre.

Die Fign. 8, 9 und 10 stellen die Anwendung des Verriegelungsund Feinschubmechanismus an einem Schlitten der X-Achse dar.

üer Schlitten 144 der Y-Achse, welcher im einzelnen in der vorangehend erwähnten, gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung erläutert ist, umfaßt einen Kastenträger 146, der durch Spindel- ; lager bzw. Laufrollen 148, 150 getragen ist. Die Laufrollen laufen lauf einer an einer Basis 153 befestigten Schiene 151; ein am Kastenträger befestigter Stabilisierungsbalken 152 wird durch eine

ι
Rolle 154 geführt. Die Rolle 154 verläuft auf einen präzisionsge- ;

schliffenen Führungsrohr 156.

j üer Klemm- und Feinschubmechanismus 158 umfaßt ein Greifgelenk ;

160 (Fig. 10), welches aus einem Paar von liebeln 162 und 164 ge- j

bildet ist. Die Hebel sind bei 166 an einer Strebe 168 verschwenkbar angelenkt. Die Strebe 168 ist am zur Stabilisierung dienenden j

Balken 152 angebolzt, um mit dem Schlitten der X-Achse verbunden j zu sein. 42- !

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Eine im Querschnitt längliche Bremsstange 170 befindet sich zwischen den oberen und unteren Enden der Hebel 162 und 164 und ist drehbar an Seitenplatten 172 und 174 der Basis 153 gehalten. Die Stange ist über einen rechtwinkligen Trieb 178 mit einer Verlängerungsstange 176 und einem Verstellknopf 177 verbunden.

Eine mit Gewinde versehene Stange 180 ist gleichfalls an den Seitenplatten 172 und 174 zwischen den unteren Enden der Hebel 162 und 164 drehbar gelagert. Mit Innengewinde versehene, halbkreisförmige Ausschnitte 182 und 184 sind komplementär zum Gewinde auf der Stange 180 ausgebildet. Die Stange steht über einen rechtwinkligen Trieb 188 mit einer Verlängerungsstange 186 und mit einem Verstellknopf 187 in Verbindung.

Eine Spannfeder 190 dient dazu, die oberen Enden der Hebel 162 und 164 zu spreizen.

ι Der Mechanismus 158 ist in gleicher Weise wirksam wie die voran-

gehend erläuterte Ausfülirungsform. Durch Drehen des Verstellknopfes 177 dreht sich die Bremsstange in die in Fig. 10 gestrichelt dargestellte Position gegen die Spannung der Feder 190, weshalb eine Reibungsabbremsung des Schlittens der X-Achse ausgelöst wird. Gleichzeitig werden die halbkreisförmigen Ausschnitte 182 und 184 an die mit Gewinde versehene Stange 180 herangeschwenkt, so daß sie den Schlitten der X-Achse gegenüber einer Bewegung absichern.

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Das Drehen des Verstellknopfes 187 und der mit ihm verbundenen Stange 180 hat zur Folge, daß sich die Bremsstange 170 und das Greifgelenk 160 bewegen.

Die Reibungsabbremsung stellt sicher, daß kein totes Spiel in den zur Einstellung erforderlichen Gewinden und in zugehörigen Verbindungen bzw. Gelenken auftreten kann. Der Schlitten wird infolgedessen in jeweils jeder ausgewählten Lage genau fixiert.

Aus der vorangehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß durch die vereinfachte Lagerung und durch den Klemm und Feinschubmechanismus ermöglicht ist, Meßgeräte der oben beschriebenen Art billiger herzustellen.

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Claims

Patentanwalt·

Dr. Ing. H. Negendank

Dipl. Ing.H. Hauck- Diol Pny«. W.Sch r.

DIpI. Ing. E. Graalfs - Dipl. Ing. VJ. V/ehnar

8 München 2. Mo-artstraÖJ IS

Telefon 5380580

The Bendix Corporation

lixecutive Offices

Bendix Center 1. März 1972

Southfield_tMich.48075,USA Anwaltsakte M-2064

Patentansprüche

/\ Λ Heßgerät mit einem Schlitten, welcher entlang einer horizontalen Bahn auf einer Halterung bewegbar ist und einen vertikal beweglichen Meßfühler trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung für die Bewegung des Schlittens (10) entlang der horizontalen Bahn ein Paar von Rollenlager (16,13) umfaßt, welche am Schlitten (10) angeordnet sind und auf einer oberen, horizontalen Schiene (52) laufen, ferner ein unteres, ründgeformtes Rollenlager (56), welches am Schlitten (10) mit senkrecht zu den Rolfenlagern (16,18) sich erstreckender Achse angeordnet ist und auf einer unteren, horizontalen Schiene (60) läuft, die verstellbar an der Halterung (12) des Schlittens angebracht ist, um den Überhang des Meßfühlers und die Kosten maschineller} Bearbeitung der Schienen auf ein Minimum zu reduzieren, und j

daß dem Meßgerät ein vereinfachter, manuell betätigbarer Klemm^J und Feinschubmechaaismus für die Bewegung des Schlittens

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zugeordnet ist, welcher ein am Schlitten (10) angeordnetes üoppelhebel-Greifgelenk (82) aufweist, und daß eine Bremsstange (100) und eine Gewinde-Einstellstange (110) drehbar von der Halterung (12) des Schlittens getragen und hintereinander befestigbar sind, um den Schlitten in seiner Lage zu verriegeln und um die Positon des Schlittens an der Halterung gegenüber dem Reibungseingriff der ßremsstange und des Greifgelenks einzustellen.
2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rolle des Rollenlagerpaares schräg nach innen verlaufende Flächen aufweist, welche mit nach außen sich erstreckenden, die obere, horizontale Schiene (52) bildenden Laufflächen zusammenwirken .
3. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Doppel-Greifgelenk (82) mit elastischen Mitteln (94) zusammenwirkt, welche das Gelenk aus seinem Gewindeeingriff nit der Verstellstange (110) verspannen.
4. Meßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsstange (100) im Querschnitt länglich ausgebildet ist. '

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