DE2240146A1 - Offene schwerkraft-warmfluessigkeitsheizung, insbesondere fuer wohnwagen - Google Patents
Offene schwerkraft-warmfluessigkeitsheizung, insbesondere fuer wohnwagenInfo
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Description
Patentanwälte
Dipl.-Ing. W. Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B.Jochem ■
Dipl.-Ing. W. Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B.Jochem ■
Frankfurt, am Hain Freiherr-vom-Stein-Str.
In Sachen:
Aktiebolaget" Electrolux
Stockholm / Schweden
Luxbacken 1 .
Stockholm / Schweden
Luxbacken 1 .
Offene Schwerkraft-Warmflüssigkeitsheizung,insbesondere
für Wohnwagen
Die Erfindung bezieht sich auf eine offene Schwerkraft-Warmflüssigkeit
sheizung, insbesondere für Wohnwagen, mit
einem Flüssigkeitskreislauf, bestehend aus einem Boilers
einer Steigleitung, einem entlüfteten Ausdehnungsgefäß und an einer Rücklaufleitung angeordneten Heizkörpern.
Es ist seit langem bekannt, Warmwasser-Zentralheizungsanlagen zur Beheizung von Wohngebäuden u.dgl. zu verwenden.
Früher war insbesondere die offene Schwerkraft-Warmwasserheizung mit einem hochgelegenen Ausdehnungsgefäß üblich.
Die Zirkulation des Wassers wird bei diesem System dadurch erreicht, daß das in einem Boiler erhitzte Wasser in der
zum Ausdehnungsgefäß führenden Steigleitung eine Wassersäule mit verhältnismäßig geringer Dichte bildets während
das in einer oder mehreren Rücklaufleitungen befindliche
Wasser, in den Heizkörpern gekühlt, vergleichsweise schwerer
ist. Bei richtiger Auslegung der Heizanlage t genügt die
unterschiedliche Dichte des Wassers in der Steig- und Rück-
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laufleitung zur Aufrechterhaltung der Zirkulation. Die Dampferzeugung
im Boiler wird dabei soweit sie möglich zu vermeiden versucht, da der erzeugte Dampf praktisch nicht zur
Heizung beiträgt. Er steigt nur in das entlüftete Ausdehnungsgefäß, welches in den meisten Fällen auf dem nicht isolierten
Dachbogen installiert war, so daß der Wärmeinhalt des Dampfes einfach nur an die Außenatmosphäre abgegeben wurde. Weil die
Dampfbildung unerwünscht war, konnte er allerdings auch nicht zur Förderung der Wasserzirkulation beitragen.
Den Wasserkreislauf kann man sich vereinfacht als ein Rechteck
vorstellen, bei welchem das Ausdehnungsgefäß in einer oberen Ecke sitzt, und sich der Boiler in der Ecke unter dem
Ausdehnungsgefäß befindet. Im Falle von Wohnräumen ist es erwünscht, die Heizkörper dicht über dem Fußboden anbringen
zu können, also am unteren horizontalen Strang des vorgestellten Rechtecks. Dies hätte jedoch zur Folge, daß der
Kreislauf aus einer vom Boiler zum Ausdehnungsgefäß führenden ersten senkrechten Wassersäule, daran anschließend einer
horizontalen Flüssigkeitsleitung und dann einer zweiten senkrechten Flüssigkeitssäule bestünde, welche fast dieselbe
Temperatur wie die erste senkrechte Flüssigkeitssäule hätte. Die Wasserzirkulation ist unter diesen Bedingungen unbefriedigend.
Man war deshalb gezwungen, die Heizkörper an die zweite senkrechte Flüssigkeitssäule anzuschließen, wodurch
sie jedoch in einer bestimmten Höhe über dem unteren horizontalen Leitungsstrang des vorgestellten Rechtecks
liegen, um die zweite senkrechte Flüssigkeitssäule auf eine
im Vergleich zur ersten niedrigere Temperatur zu bringen. Die zuletzt geschilderte Anordnung der Heizkörper am zweiten
vertikalen Strang bringt Schwierigkeiten bei der Anbringung der Heizkörper in dem zu beheizenden Raum mit sich, und man
ist deshalb zunehmend zu Zentralheizungssystemen übergegangen, bei denen die Wasserzirkulation durch motorgetriebene
Pumpen erzeugt wird.
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Zur Zeit besteht ein wachsender Bedarf an Zentralheizungssystemen für zu beheizende Räume, bei denen Umwälzpumpen
einfach deshalb nicht in Frage kommen, weil keine Antriebs-,
energie zur Verfugung steht, also insbesondere kein elektrischer Stromanschluß vorhanden ist, und bei denen außerdem
auch aus Gründen der Betriebssicherheit und der Wartung solche motorisch angetriebenen zusätzlichen Aggregate nach
Möglichkeit vermieden werden sollen. Zu denken ist in diesem Zusammenhang an Boote, Wohnwagen und Ferienhäuser. Für derartige
Anwendungsfälle ist früher unter anderem vorgeschlagen worden, die Flüssigkeitszirkulation durch eine nur mit Wärme
betriebene, sogenannte Impulspumpe zu erzeugen, wobei Dampf erzeugt wird, welcher den Flüssigkeitsspiegel im Boiler sich
periodisch auf und abbewegen läßt. Dabei wird jedoch ein Rückschlagventil in der Flüssigkeitsleitung benötigt, und
der wesentliche Nachteil eines derartigen Heizungssystems
besteht darin, daß die Pumpe pulsierend und mit.beträchtlichem Lärm arbeitet, der als Klopfen im Takt mit der pulsierenden
Bewegung des Flüssigkeitsstands im Boiler auftritt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten
Nachteile zu beseitigen und eine Zentralheizung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche sehr einfach und wenig
störanfällig aufgebaut ist, dabei aber mit gutem Wirkungsgrad arbeitet.
Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß das Ausdehnungsgefäß aus einem einen Dampfabscheider und Flüssigkeitsbehälter bildenden Teil und einem durch die
Luft in dem zu beheizenden Innenraum gekühlten Kondensator besteht, wodurch über die Steigleitung in das Ausdehnungsgefäß
strömender Dampf dort kondensiert wird und sein . Wärmeinhalt zu einem großen Teil mit der durch die Rücklaufleitung
strömenden Flüssigkeit zu den Heizkörpern gelangt.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Innenraums
eines Wohnwagens mit einer Zentralheizungsanlage gemäß der Erfindung,
Fig. 2 die zentrale Einheit der Heizungsanlage nach
Fig. 1 in perspektivischer Darstellung,
Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch den Wohnwagen
und die zentrale Einheit nach Fig. 2,
Fig. 4- eine perspektivische Darstellung des aufgebrochen
gezeichneten Ausdehnungsgefässes der
Heizungsanlage,
Fig. 5 einen Schnitt durch ein anderes Ausdehnungsgefäß
mit einem Rückschlagventil an der Steigleitung.
Der Beispielhaft in Fig. 1 dargestellte Wohnwagen ist einachsig und ruht auf Rädern 11. In seinem Innenraum sind
natürlich die üblichen Einrichtungsgegenstände angebracht, aber aus Gründen der besseren zeichnerischen Darstellung
der Heizungsanlage sind diese Einrichtungsgegenstände nicht mit gezeichnet worden. Zu der Zentralheizungsanlage gehören
eine zentrale Einheit 12, in welcher der durch die Heizkörper geleiteten Flüssigkeit die Wärme zugeführt wird und
die Flüssigkeitszirkulation erzeugt wird, sowie eine im Kreislauf geführte Flüssigkeitsleitung 1? mit Heizkörpern 13,
14, 15 und 16. Die Leitung 1? ist dicht über dem Fußboden
an den mit Fenstern 19, 20 versehenen Wändea 21, 22 entlang
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verlegt. In der Zeichnung ist auch eine Tür 23 angedeutet. Die Einzelheiten der Heizungsanlage sind in größerem Maßstab
in Fig. 2 und 3 gezeigt. Sie ist ausgestattet mit einem Brenner 24 für LP-Gas, welches in einem nicht gezeigten
Behälter, z.B. auf der Außenseite des Wohnwagens mitgeführt wird. Die Heizung funktioniert aber auch mit einem Brenner
für flüssigen Brennstoff, wie z.B. Benzin oder öl. Der Gasbrenner 24 sitzt in einem Schutzbehälter 25» der auch die .
Steuerungsglieder und anderes, nicht gezeigtes Zubehör des Brenners aufnimmt. Dessen Flamme 27 (Fig„ 3) kann durch
ein Fenster 26 beobachtet werden. Mittels eines Drehknopfs
wird die Gaszufuhr zum Brenner gesteuert und ein Bypass-Ventil
in der Gasleitung geöffnet, wenn der Brenner angezündet werden soll, wozu ein Druckknopf 29 eines piezoelektrischen
Zünders betätigt wird. Der Schutzbehälter 25 ist vollständig· geschlossen und erhält die zur Verbrennung erforderliche
Luft über eine Leitung 30, die in einer Öffnung im Dach 31
des Wohnwagens mündet. Die heißen Brenngase werden über einen Kamin 32 durch das Dach 31 abgeleitet. Die Gase strömen
dabei oben unter einer kreisförmigen Platte 33 mit einem
nach unten gebogenen äußeren Rand 34 seitlich hervor·« Die
Platte dient als Regenschutz, Die Auslaßöffnung wird außerdem begrenzt durch eine untere Platte 36, welche ebenfalls
mit einem nach unten gebogenen äußeren Rand 35 versehen ist
und eine schützende Abdeckung für die Lufteinlaßöffnung der Leitung 30 bildet. Die Oberfläche des Dachs hat einen die
Lufteinlaßöffnung umgebenden senkrechten Flansch 37? &er
verhindern soll, daß Wasser vom Dach in die Lufteinlaß™ Öffnung der Leitung 30 fließt«
Der untere Teil des Kamins 32 ist mit Zwischenabstand ummantelt,
und der von dem Mantel 23 abgeschlossene Raum ist mit Flüssigkeit gefüllt und bildet den Boiler der Heizung,
Vom oberen Bereich des Mantels 38 führt eine Steigleitung zu einem Ausdehnungsgefäß 40 ,>
Letzteres ist über einen oben
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angeschlossenen Schlauch 41 entlüftet. Durch den Schlauch 41 wird im Falle eines Überdrucks auch Dampf abgelassen. Da der
Dampf jedoch sofort kondensiert, ist der Schlauch nach außen geführt, zweckmäßigerweise über eine nicht gezeigte Schlauchverlängerung
durch den Fußboden 42 des Wohnwagens. Von dem Ausdehnungsgefäß 40 führt eine Rücklaufleitung 43 nach unten.
Diese hat Anschluß an die Leitung 17 mit den Heizkörpern. Das
entgegengesetzte Ende der Leitung 17 ist dann wieder im unteren Bereich an den Mantel 38 angeschlossen, so daß hier
die in den Heizkörpern abgekühlte Flüssigkeit wieder in den Boiler eingeleitet wird.
Das Ausdehnungsgefäß 40 ist in größerem Maßstab in Fig. 4 dargestellt. Es weist einen unteren Flüssigkeitsbehälter 44
auf, in dessen Boden sowohl die Steigleitung 39 als auch die
nach unten führende Rücklaufleitung 43 münden. Der Flüssigkeitsbehälter 44 besteht vorzugsweise aus durchsichtigem
Kunststoff, so daß der Flüssigkeitsstand sichtbar ist. Der obere Bereich des Flüssigkeitsbehälters ist so ausgebildet,
daß er ein Verriegelungsglied 45 eines Bajonettverschlusses bildet, und besitzt am oberen Rand ein Auflager 46 für eine
metallische Büchse 47, vorzugsweise aus Aluminium, die durch einen Deckel 48 in ihrer Lage gehalten wird, welcher mit
einem inneren Teil 49 versehen ist, dessen unteres Ende Verriegelungsglieder
50 trägt, die mit den Verriegelungsgliedern 45 am Flüssigkeitsbehälter 44 als Bajonettverschluß zusammenwirken.
Der mit dem Deckel 48 verbundene innere Teil 49 hat einen elastischen Bereich 51>
um die Teile des Ausdehnungsgefässes dicht zusammenzuhalten.
Die beschriebene Heizungsanlage erzeugt eine sehr wirksame Flüssigkeitszirkulation, weil die Flüssigkeitssäule im
Mantel 38 und der Steigleitung 39 heiß ist und Dampf enthält, während die Rücklaufleitung 43 nur heiße Flüssigkeit
führt. Die Leitung 171 welche sich am Fußboden des Wohn-
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wagens entlang erstreckt, hat keine wesentlichen Niveauunterschiede
und beeinflußt den Flüssigkeitsumlauf praktisch nur durch ihren Leitungswiderstand, der durch die umwälzende
Kraft infolge der Dichteunterschiede in den zwei senkrechten Flüssigkeitssäulen der zentralen Einheit 12 und des Dampfes
in der Steigleitung überwunden werden muß. Die erwähnten vorteilhaften Betriebsbedingungen werden dadurch erreicht,
daß der im Boiler 38 gebildete Dampf zum Teil in der Flüssigkeit im Ausdehnungsgefäß 40 und zum Teil an der Metallbüchse
47 des Oberteils des Ausdehnungsgefässes kondensiert»
Es ist bereits eingangs erwähnt worden, daß ein Ausdehnungsgefäß,
durch welches der Dampf hindurchgeleitet wird, ungünstig ist, weil mit dem Dampf die darin enthaltene Wärme
verlorengeht. Bei der erfindungsgemäßen Heizung ist die zentrale Einheit 12 einschließlich des Ausdehnungsgefässes
zwischen dem Fußboden 4-2 und der Decke 31 des Wohnwagens
in einem Raum angeordnet, dessen Rückseite durch eine wärmeisolierte
Außenwand 52 des Wohnwagens und dessen Seitenwände entweder durch wärmeisolierte Zwischenwände 53 wie nach
Fig. 2, oder ganz oder teilweise durch Metallbleche gebildet sind, die einen Teil der Wärme des die zentrale Einheit
aufnehmenden Raumes an einen angrenzenden Raum innerhalb des Wohnwagens, z.B. einen Trockenraum für Kleider oder
andere Gegenstände, leiten. Auf der Vorderseite ist der die zentrale Einheit 12 enthaltende Raum durch einen Schirm
oder ein Grill mit Löchern oder Schlitzen abgedeckt. Im Fußboden 42 befindet sich eine Öffnung 55, durch welche
kalte Umgebungsluft in den Raum 56 mit der zentralen Einheit
12 strömt. Diese Luft wird durch den Mantel 38, den
Kamin 32 und in gewissem Maße auch durch die meta]Iisehe
Büchse 47 des Ausdehnungsgefässes 40 erwärmt. Die so erwärmte
Luft, strömt danach durch den Schirm 54 in den zentralen
Aufenthaltsraum des Wohnwagens. Der gesamte »ichirm
kann an der Wand angehängt sein oder in anderer geeigneter
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Weise leicht abnehmbar befestigt sein, so daß der Raum 56
zugänglich ist. Insbesondere das Ausdehnungsgefäß 40 sollte zugänglich und sichtbar sein, um in einfacher Weise den
Flüssigkeitsstand im Ausdehnungsgefäß kontrollieren um den Flüssigkeitsvorrat ergänzen zu können. Zu diesem Zweck kann
auch der vor dem Ausdehnungsgefäß 40 befindliche Teil des Schirms 5^ als Tür ausgebildet und eventuell sogar durchsichtig
sein, so daß das Flüssigkeitsniveau beobachtet werden kann, ohne dazu die Tür zu öffnen.
Durch die vorstehend beschriebene Anordnung wird eine sehr
wirkungsvolle Zirkulation der wärmeübertragenden Flüssigkeit durch die Kreislaufleitung 17 erreicht. Außerdem werden
die Wärmeverluste der zentralen Einheit 12 ebenfalls zur Erwärmung der Luft im Wohnwagen ausgenutzt, wobei z.B. durch
einen an sich bekannten Ventilator in der Decke des Wohnwagens für einen ausreichenden Luftaustausch gesorgt werden
kann. Es hat sich auch gezeigt, daß die Menge der durch den Leitungsquerschnitt strömenden Flüssigkeit in weiten Grenzen
gesteuert werden kann, in dem die Gaszufuhr zum Brenner verändert wird. Dadurch kann die Wirkung des Heizsystems jeweils
auf den Wärmebedarf eingestellt werden.
Bei geringer Wärmeerzeugung im Boiler kann es vorkommen, daß die Flüssigkeitszirkulation nicht gleichmäßig läuft. Um
dies zu verhindern, kann ein Rückschlagventil im Kreislauf vorgesehen sein. Dazu kann irgendeine bekannte Ventilart,
die als Rückschlagventil geeignet ist, dienen, und das Ventil kann irgendwo in dem System angebracht werden. Vorzugsweise
wird das Rückschlagventil, wie in Fig. 5 gezeigt, am oberen Ende der Steigleitung 39 innerhalb des ) Flüssigkeitsbehälters
44 installiert.
Beim Start im kalten Zustand verzögert sich die Flüssigkeitszirkulation
manchmal ein wenig trotz der Tatsache,
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daß grpße Mengen Dampf in dem Boiler erzeugt werden. In
• einem solchen Fall steigt der Flüssigkeitsspiegel in dem
Ausdehnungsgefäß. Dem kann jedoch dadurch entgegengewirkt werden,-daß die Außenseite eines Teils des Kamins inner-'
halb des Boilers aufgerauht wird. Dies kann z.B. durch Sandstrahlen, Metallauftragsverfahren, durch spanende Bearbeitung
od.dgl. geschehen. Dampf wird entlang der Kaminrohrwand
erzeugt und durch z.B. eine kreuzweise Rändelung' der Rohroberfläche wird erreicht, daß verhältnismäßig kleine
Dampfblasen von der Wand, insbesondere den durch die kreuzweise
Rändelung gebildeten Oberflächenspitzen, aufsteigen. Insbesondere die Oberflächenbeschaffenheit der Kaminrohrwand
im oberen Teil des Boilers beeinflußt dessen Wirkung. Während nämlich der untere Teil des Boilers in erster Linie
als Vorwärmer für die Flüssigkeit dient, bildet der obere Teil den Dampferzeuger. Um die Wärmeabgabe des heißen Brenngases
im gewünschten Verhältnis auf die beiden vorstehend genannten Bereiche des Boilers zu verteilen, ist es vorteilhaft,
ein Staublech od.dgl. zu benutzen, um sicherzustellen, daß der größte Teil der Wärme in dem dampferzeugenden Teil
des Boilers abgegeben wird. Als Staublech kann z.B. ein in dem Kaminrohr aufgehängtes Rohr mit einem abgeflachten
unteren Ende dienen. Auf diese Weise kann die Strömungsgeschwindigkeit des Gases in einem bestimmten Bereich des
Kaminrohrs vergrößert werden·
Der wesentliche neue Gedanke der vorstehend beschriebenen Zentralheizung, z.B. eines Wohnwagens, ist der, daß in der
Steigleitung Dampf und heiße Flüssigkeit aufsteigen, während in der nach abwärts führenden Rücklaufleitung im wesentlichen
nur Flüssigkeit vorhanden ist. Um dies zu erreichen, ist ein Kondensator eingesetzt. Praktische Untersuchungen haben gezeigt,
daß die beschriebene Anordnung gut funktioniert.
Gleichzeitig fand man, daß Veränderungen der Oberfläche der inneren Rohrwandung des Boilers und die Aufteilung der Wärme-
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übertragung auf verschiedene Bereiche des Boilers einen schnellen Anlauf der kaltgezündeten Heizung ohne Störungen
ermöglichen. Schließlich, und dies ist ebenfalls entscheidend für den praktischen Erfolg der Heizung, zeigte sich,
daß es möglich ist, die Heizwirkung ohne Betriebsunterbrechung
zu verändern.
pat ent anspruch e
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Claims (1)
- -. 11 -Pat entansprüche1 1. - Offene Schwerkraft-Warmflüssigkeitsheizung, insbesondere für Wohnwagen, mit einem Flüssigkeitskreislauf, bestehend aus einem Boiler, einer Steigleitung, einem entlüfteten Ausdehnungsgefäß und an einer Rücklaufleitung angeordneten Heizkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausdehnungsgefäß (4-0) aus einem einen Dampfabscheider und Flüssigkeitsbehälter bildenden Teil (44) und einem durch die Luft in dem zu beheizenden Innenraum gekühlten Kondensator (44, 47) besteht.2. Heizung nach Anspruch 1, dadu.rch gekennzeichnet , daß sowohl die Steigleitung (39) als auch die Rücklaufleitung (43, 17) unmittelbar an das Ausdehnungsgefäß (40, 44) angeschlossen sind.3. Heizung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Steigleitung (39) "und die ■ Rücklaufleitung (43, 17) im Boden des Ausdehnungsgefässes (40, 44) münden.4. Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß an dem senkrechten Teil (43) der Rücklaufleitung (43, 17) keine Heizkörper angeordnet sind.5. Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a durch gekennzeichnet, daß die Heizkörper (13 bis 16) niedriger angeordnet sind als der Boiler (38).El W 229/15.8.1972 309809/08202240U66. Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß der Boiler aus einem ein heißes Kaminrohr (32) umschließenden Mantel (38) besteht, und wenigstens der obere Bereich des Kaminrohrs (32) im Boiler mit einer die Dampfblasenbildung fördernden, aufgerauhten Oberfläche (57) versehen ist.7. Heizung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Oberfläche (57) des oberen Bereichs des Kaminrohrs (32) im Boiler (38) kreuzweise gerändelt ist.8. Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß der den oberen Teil des Ausdehnungsgefässes (40) bildende Kondensator aus einer auf den Flüssigkeitsbehälter (44-) aufgesetzten metallischen Büchse (47) besteht, welche durch einen Deckel (48) gehalten ist.9. Heizung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Deckel (48) über ein Verbindungsglied (49) und einem Schnellverschluß (45, 50) mit dem Flüssigkeitsbehälter (44) in Eingriff zu bringen ist.10. Heizung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet , daß das Verbindungsglied (4-9) ein innerhalb der Büchse (4-7) angeordnetes hohlzylindrisches Teil ist.11. Heizung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet , daß das Verbindungsglied (49,51) elastisch ist.12. Heizung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich ne t, daß in dem Flüssigkeitskreislauf (39, 40, 4-3, 1J7, 38) ein Rückschlagventil angeordnet ist.El W 229/15.8.1972 309809/082013. Heizung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß das Rückschlagventil an der Steigleitung (39) innerhalb des Flüssigkeitsbehälters (44-) angeordnet ist.303809/0820Lee rs e i t e
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