DE2624994A1 - Vorrichtung zur automatischen einstellung der vorzuendung im zuendsystem eines verbrennungsmotors - Google Patents

Vorrichtung zur automatischen einstellung der vorzuendung im zuendsystem eines verbrennungsmotors

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DE2624994A1 DE19762624994 DE2624994A DE2624994A1 DE 2624994 A1 DE2624994 A1 DE 2624994A1 DE 19762624994 DE19762624994 DE 19762624994 DE 2624994 A DE2624994 A DE 2624994A DE 2624994 A1 DE2624994 A1 DE 2624994A1
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Description

Patentanwälte Di?l.-1ng. F. Weickmann,
Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
( 8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820 MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22
PIAT SOOIETA per Azioni, Corso Marconi 10, Turin, Italien
Vorrichtung zur automatischen Einstellung der Vorzündung im Zündsystem eines Verbrennungsmotors
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Einstellung der Vorzündung in einem elektronischen Zündsystem für einen Verbrennungsmotor.
Es sind bereits viele Systeme zum Verstellen der Vorzündung in einem elektronischen Zündsystem für Verbrennungsmotoren bekannt. Die vorliegende Erfindung bezieht sich speziell auf elektronische Systeme zur automatischen Verstellung der Vorzündung in einem Verbrennungsmotor, die eine Schaltung zum Auslösen des Zündfunkenüberschlags, sowie eine Schaltung zum Verändern des Zeitpunktes des Funkenüberschlags (Zeitpunktversteller) umfassen, die ihrerseits von einem Bezugselement gesteuert wird, das an einem rotierenden Teil, im allgemeinen dem Schwungrad, des Verbrennungsmotors angebracht ist.
Das Bezugselement besteht im allgemeinen aus wenigstens einem Vorsprung aus ferromagnetischem Material, der am Umfang des rotierenden Teils derart angeordnet ist, daß er eine genau definierte Gesetzmäßigkeit des Magnetflusses bewirkt, der beispielsweise von einem oder mehreren elektromagnetischen Pickups festgestellt wird, die im entsprechenden Zusammenwirken mit dem ferromagnetischen Bezugselement an dem rotierenden Teil die Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Teils feststellen und die mit elektronischen Verarbeitungsschaltungen
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verbunden sind, die jeden Funkenüberschlag so steuern, daß er in einem Augenblick stattfindet, der einem Vorzündungswinkel entspricht, welcher sich in Abhängigkeit von einer Änderung der Drehzahl des Motors, möglicherweise gemäß einem vorgegebenen, experimentell aufgestellten Gesetz, ändert.
Bekannte Vorrichtungen des oben erwähnten Typs sind im allgemeinen dafür bestimmt, eine lineare Änderung des Vorzündungswinkels (θ) mit der Änderung der Motordrehzahl (n) zu erzielen, bis ein bestimmter Wert der Vorzündung erreicht ist, der dann bei weiterer Steigerung der Motorgeschwindigkeit konstant bleibt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur automatischen Einstellung der Vorzündung des oben erwähnten Typs zu schaffen, mit deren Hilfe es möglich ist, in bestimmten Präzisionsgrenzen eine vorgegebene Beziehung zwischen dem Vorzündungswinkel und der Motorgeschwindigkeit zu erzielen, die von einer streng linearen Beziehung abweichen kann, um sich so weit wie möglich einer Beziehung anzunähern, die für die Punktion des Motors optimal ist, und die zudem verhältnismäßig einfach veränderbar ist. Weiter will die Erfindung eine Vorrichtung der erwähnten Art schaffen, die insbesondere fähig ist, Signale der Motorgeschwindigkeit mit weniger Fehlern, als dies bekannte Vorrichtungen dieser Art tun, digital zu verarbeiten.
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur automatischen Einstellung der Vorzündung in einem elektronischen Zündsystem für einen Verbrennungsmotor von dem Typ, der eine Schaltung zum Auslösen des Zündfunkenüberschlags, sowie eine Schaltung zum Verändern des Zeitpunktes des Funkenüberschlages umfaßt, die ihrerseits von einem Bezugselement gesteuert wird, das an einem rotierenden Teil des Motors angebracht ist und aus einem Vorsprung besteht, der in der Phase bezüglich eines Bezugspunkts an dem rotierenden Teil für den oberen Totpunkt um
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einen Winkel vorverschoben ist, äer gleich dem maximalen geforderten Vorzündwinkel ist, w.obei an dem rotierenden Teil wenigstens eine Reihe von Zähnen angebracht ist und zwei elektromagnetische Pickups vorgesehen sind, die im Zusammenwirken mit dem Vorsprung und den Zähnen entsprechende elektrische Ausgangssignale liefern· Erfindungsgemäß ist diese Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zum Verändern des Zeitpunktes des Funkenüberschlags einen Impulszähler aufweist, der die von dem zweiten Pickup beim Vorbeigang der Zähne an diesem Pickup abgegebenen Impulse in jedem Zündzyklus während einer Zeitspanne, beginnend mit dem Vorbeilauf des Vorsprungs an dem ersten Pickup, zählt, ferner einen Speicher, der die Zählung des Impulszählers nach diesem vorgegebenen Zeitpunkt speichert, um ein Signal zu liefern, das einen Sollwert des erforderlichen Vorzündungswinkels darstellt, weiter einen Parkspeicher (parking memory), der diesen Sollwert speichert, sowie Mittel zum Rücksetzen des Impulszählers und zum Löschen des Sollwertes in den Speichern beim nächsten Vorbeilauf des Vorsprungs am ersten Pickup und eine Einrichtung zum Vergleichen des in dem Parkspeicher gespeicherten Sollwertes von diesem Moment an mit der augenblicklichen Zählung im Impulszähler, um, wenn diese Werte gleich werden, einen Funkenentladungskreis zu betätigen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen. Sarin zeigen:
Pig. 1 ein Schaltdiagramm eines Ausführungsbeispiels der Erfindungι
Pig.2 eine schematische Darstellung der in dem Schaltsystem der Pig.1 verwendeten elektromagnetischen Pickups und
Fig.3 ein Diagramm, das den mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erhaltenen Vorzündungswinkel in Abhängigkeit von der Motordrehzahl veranschaulicht.
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In den Pig. ist mit 2 ein rotierender Teil eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors, beispielsweise ein Schwungrad, bezeichnet, an dessen Umfang e'in Zahnkranz 3 angebracht ist, der in der Fig. nur teilweise dargestellt ist. Der Zahnkranz
3 kann der übliche Anlaßring des Verbrennungsmotors sein. An der Stirnseite des Schwungrades ist ein seitlicher Vorsprung
4 vorgesehen, der um einen Winkel &m in der Phase vorverschoben ist (d.i. in Drehrichtung des Schwungrades, angezeigt durch einen Pfeil) bezüglich einer Bezugslinie 6 am Schwungrad, die der oberen Totpunktlage des Kolbens in dem Zylinder, dessen Zündung gesteuert werden soll, entspricht. Der Winkel θ entspricht dem Viert des maximalen Vorzündungswinkels Θ, den man erreichen will. «
Vor dem Vorsprung 4 ist ein erster elektromagnetischer Pickup 8 angebracht, der einen elektromotorischen Impuls erzeugt, wenn der Vorsprung 4 vor ihm vorbeiläuft.
Ein zweiter elektromagnetischer Pickup 10 des gleichen Typs wie der Pickup 8 ist nahe dem Rand des Schwungrades angeordnet und wirkt mit den Zähnen des Zahnkranzes 3 zusammen.
In ]?ig.1 ist das Schwungrad von vorne zu sehen, während Fig.2 eine Seitenansicht des Schwungrades mit den zugeordneten Pickups 8 und 10 zeigt, aus der die relative lage der Pickups zu erkennen ist.
Der erste Pickup 8 ist mit einem Impulsformer 12 verbunden, dessen Ausgang mit einem ersten monostabilen Multivibrator verbunden ist, an den ein zweiter monostabiler Multivibrator 16 angeschlossen ist.
Der zweite Pickup 10 ist mit einem Impulsformer 13 verbunden, dessen Ausgang an einem ersten Eingang 19 eines UND-Gatters 20 liegt, dessen Ausgang 22 mit dem Takteingang 23 eines Impulszählers 24 verbunden ist. Die Ausgänge 26 des Impulszäh-
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lers 24, der in dem vorliegenden Beispiel als ein 4-Bit-Zähler dargestellt ist, sind multiplex und sind mit entsprechenden Eingängen 27 eines NANI)-GaH;ters 28, ferner mit entsprechenden Eingängen 33 eines Verriegelungsspeichers (latch type memory) 34 (z.B. der MO 14508 - Speicher, hergestellt von der Motorola Company), sowie mit entsprechenden Eingängen einer Koinzidenzschaltung 36 verbunden, die beispielsweise aus exklusives ODER-Koinzidenzschaltungen bestehen kann. Der Ausgang 30 des NAND-Gatters 28 ist mit dem zweiten Eingang 32 des UND-Gatters 20 verbunden. Der Verriegelungsspeicher 34 hat einen Freigabeeingang 38, der von dem Ausgang des zweiten monostabilen Multivibrators 16 vorgesehen wird.
Die Ausgänge 39 des Speichers 34 sind mit einem Lesespeicher 40, beispielsweise von dem Typ INTEL 1702 (einem wiederprogrammierbaren Speicher), verbunden. Fig.1 zeigt separat die Speichermatrix 42 des Lesespeichers 40, den Decodierer 44» über den die Speichermatrix 42 mit dem Speicher 34 verbunden ist, und den Verkoder 46, der die Matrix 42 mit einem Parkspeicher 48 verbindet, der ebenfalls ein Verriegelungsspeicher ist.
Die Ausgänge des Speichers 48 stellen entsprechende zweite Eingänge 50 der Koinzidenzschaltung 36 dar.
Der Impulsformer 12 ist über eine Leitung 51 sowohl mit einem Rucksetζeingang 52 des Zählers 24 als auch mit einem Freigabeeingang 54 des Parkspeichers 48 verbunden.
Der Ausgang der Koinzidenzschaltung 36 geht zum Eingang eines monostabilen Multivibrators 58, dessen Ausgang an der Basis eines Transistors 60 liegt, welcher in seinem Kollektorkreis die Primärwicklung 62 eines Transformators enthält, der die Zündspule der Funkenzündeinrichtung darstellt, an der die Erfindung angewandt wird. Die Sekundärwicklung 66 des Transformators ist mit einer Funkenstrecke 68 verbunden, an der die
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Zündung stattfinden soll.
In Fig.1 sind die Elemente zum' Anlegen der Vorspannung an den Transistor 60 weggelassen.
Die Funktionsweise der Vorrichtung wird nunmehr unter Bezugnahme auf einen Zyklus beschrieben, der zwisohen zwei aufeinanderfolgenden Vorbeigängen des Vorsprunges 4 am ersten Pickup 8 liegt. Wenn bei der Drehung des Schwungrades der Vorsprung 4 unter dem erstenPickup 8 vorbeiläuft, sendet letzterer einen Impuls aus, der von dem Impulsformer eine Rechteckform erhält. Dieser Impuls läuft zu dem monoetabilen Multivibrator 14 und veranlaßt diesen, einen Ausgangsimpuls von vorgegebener Dauer T zu liefern. Der Ausgangsimpuls des Impulsformers 12 wird auch noch an den Rticksetzeingang 52 des Impulszählers 24 gelegt, der noch, wie man sehen wird, eine Zählung vom vorausgehenden Zyklus enthält, wodurch der Zähler 24 auf Null zurückgestellt wird. Außerdem wird der Ausgangsimpuls des Impulsformers 12 an den !Freigabeeingang 54 des Parkspeichers 48 gelegt, um den Zündimpuls im richtigen Zeitpunkt erscheinen zu lassen. Wie dies geschieht, wird später beschrieben.
Der zweite Pickup 10 erzeugt beim Vorbeigang der Zähne des Zahnkranzes 3 vor ihm eine Serie von Impulsen, einen Impuls für jeden Zahn, die nacheinander in dem Impulsformer 18 Rechteckform erhalten und an den ersten Eingang 19 des UND-Gatters 20 gelegt werden. Das Signal am zweiten Eingang 32 des UND-Gatters 20 ist hoch (logischer Pegel 1), so daß das UND-Gatter 20 die von dem zweiten Pickup 10 erzeugten Impulse durchläßt zum Impulszähler 24, wo sie gezählt werden. Der im Zähler 24 gezählte Wert gelangt durch die Ausgänge 26 des Zählers zu den Eingängen 27 des NAND-Gatters 28 und zu den Eingängen 33 des Verriegelungsspeichers 34.
Am Ende der vorgegebenen Dauer T des Ausgangsimpulses des momostabilen Multivibrators 14 wird letzterer rückgesetzt und
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die Hinterflanke seines Ausgangsimpulses setzt den monostabilen Multivibrator 16, der seinerseits einen sehr kurzen Impuls erzeugt, welcher an den Freigabeeingang 38 des Verriegelungsspeiohers 34 gelegt wird. Der Speicher 34 wird damit befähigt, die von dem Zähler 24 während der Zeitspanne T erreichte Zahl zu empfangen und zu speichern. Die Anzahl von Impulsen, die in der Zeit T von dem Zähler 24 gezählt werden, ist direkt proportional der Drehzahl des Motors.
Von dem Speicher 34 werden Signale, die das Zählergebnis des Zählers 24 repräsentieren, durch den Decodierer 44 geschickt und an die Matrix 42 des lesespeichers 40 angelegt, die entsprechend einer vorgegebenen Gesetzmäßigkeit eine Beziehung zwischen den verschiedenen Werten, die ihr Eingangssignal annehmen kann, und den entsprechenden Werten ihres Ausgangssignals herstellt. Die vorgegebene Gesetzmäßigkeit ist unter Berücksichtigung der Tatsache aufgestellt, daß das Eingangssignal vom Zähler 24 proportional der Motordrehzahl ist, und gibt dem Ausgangssignal die Bedeutung eines Signals, das proportional dem Unterschied zwischen dem maximalen Vorzündungswinkel 9m und dem Winkel θ ist, den man als Funktion der Drehzahl des Motors, ausgedrückt in Umdrehungen pro Minute n, erhalten wilL (siehe Fig.3). Unter diesen Voraussetzungen wird die vorgegebene Gesetzmäßigkeit so gewählt, daß eine Entsprechung zwischen den Werten des Eingangs signale und des Ausgangssignals der Speichermatrix 42 erreicht wird, die möglichst weitgehend der Vorzündungskurve (η, Θ) angenähert ist, die der optimalen Leistung des Motors entspricht. Diese Annäherung unterliegt der Genauigkeit der Vorrichtung, die ihrerseits von der Anzahl der verwendeten Bits abhängt (im vorliegenden Beispiel vier)·
Die aus dem lesespeicher 40 durch dessen Verkoder 46 entnommenen Signale werden an den Eingang des Parkspeichers 48 gelegt. Währenddessen setzt der Zähler 24 seine Zählung fort und
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seine Zahlung bildet schließlich einen Befähigungseingang für das NAND-Gatter 28 und die Koins;idenzschaltung 36, wenn die im Zähler 24 gezählte Zahl den Höchstwert der Kapazität de3 Zählers erreicht hat, d.h. wenn alle Bits des Zählers mit dem Binärwert 1 besetzt sind. Dann sendet das NAND-Gatter 28 ein O-Signal zum zweiten Eingang 32 des UND-Gatters 20, das damit gesperrt wird, so daß die Zählung gestoppt wird, weil keine weiteren Impulse vom Pickup 10 den Zähler 24 erreichen. Die Fortsetzung der Zählung über die Zeit T hinaus dient dazu, die Winkelstellung des Schwungrades zu erreichen, bei der der Zündfunke auftreten soll, wie noch genauer erklärt wird.
Am Ende des vorstehend'beschriebenen Zyklus, d.i. im Augenblick des nächsten Vorbeiganges des Vorsprunges 4 vor dem Pickup 10, schickt der Impulsformer 12 durch die Leitung 51 ein Freigabesignal an den Parkspeicher 48, das diesen veranlaßt, den Winkelwert, der als Ausgangssignal vom Lesespeicher 40 vorliegt, zu speichern. Außerdem legt der Impulsformer noch ein Rückstellsignal an den Rücksetzeingang 52 des Zählers Die in dem Zähler 24 während des vorstehend beschriebenen Zyklus aufgezeichnete Zahl wird gelöscht, womit der Zähler 24 in der Lage ist, die Zählung im nächsten Zyklus zu beginnen, die dann vom Lesespeicher 40 gespeichert werden kann, da ja der Speicher 40 nunmehr gelöscht ist und die vorausgegangene Zählung in den Parkspeicher 48 überführt ist.
In der Koinzidenzschaltung 36 wird der Wert des von dem Zähler 24 an diese Schaltung angelegten Ausgangssignals verglichen mit dem Wert des in dem vorausgehenden Zyklus von dem Lesespeicher 40 abgegebenen und in dem Parkspeicher 48 eingeschriebenen Ausgangssignals. Wenn diese Werte übereinstimmen, sieht die Koinzidenzschaltung 36 an ihrem Ausgang 56 einen Impuls vor.
Der Ausgangsimpuls der Koinzidenzschaltung 36 läuft zum Ein-
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gang des monostabilen Multivibrators 58, der an seinem Ausgang einen negativen Rechteckimpuls sehr kurzer Dauer t^ erzeugt.
Der Transistor 60 wird normalerweise von seinen nicht gezeigten spannungsanlegenden Schaltelementen in leitendem Zustand mit einem nahezu konstanten Strom gehalten, so daß normalerweise in der Zündschaltung, die die Sekundärwicklung 66 und die Funkenstrecke 68 enthält, kein Strom fließt.
Wenn der von dem monostabilen Multivibrator 58 ausgesandte negative Impuls an die Basis des Transistors 60 angelegt wird, wird dieser für die kurze Dauer t- des Impulses gesperrt. Während dieser kurzen Zeitspanne wird in der Primärwicklung 62 des Transformators ein Strom induziert, der eine Stoßspannung an der Sekundärwicklung 66 hervorruft, die ihrerseits bewirkt, daß ein Zündfunke die Funkenstrecke 68 überspringt. Fach diesem Vorgang kehrt am Ende des Impulses vom monostabilen Multivibrator 58 die Funkenzündschaltung in ihren Ruhezustand zurück, in dem ein konstanter Strom durch die Primärwicklung fließt, und der Zündfunke hört auf.
Eine Vorrichtung des oben beschriebenen Typs ist für einen Viertaktmotor mit zwei Zylindern verwendbar, in dem bei jeder Umdrehung des Motors ein Zündfunke auftritt. Selbstverständlich kann die Vorrichtung für Motoren mit einer beliebigen Anzahl von Zylindern und Takten verwendet werden, wenn man eine passende Anzahl von Vorsprüngen entsprechend dem Vorsprung 4 in der richtigen Phasenverschiebung zueinander an dem Schwungrad vorsieht. Vorstehend wurde eine Vorrichtung beschrieben, die 4-bit-Logikelemente verwendet. Natürlich kann die Anzahl der in den Logikelementen verwendeten Bits so hoch sein, wie man will, um mit höherer Bitzahl eine größere Genauigkeit zu erreichen.
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Claims (6)

- ίο - Ansprüche
1. /Vorrichtung zur automatischen Einstellung der Vorzündung '-^" in einem elektronischen Zündsystem für einen Verbrennungsmotor von der Art, die eine Schaltung zum Auslösen des Zündfunkenüberschlags, sowie eine Schaltung zum Verändern des Zeitpunktes des FunkenüberSchlags umfaßt, die ihrerseits von einem Bezugselement gesteuert wird, das an einem rotierenden Teil des Motors angebracht ist und aus einem Vorsprung besteht, der in der Phase bezüglich eines Bezugspunktes an dem rotierenden Teil für den oberen Totpunkt um einen Winkel vorverschoben ist, der gleich dem geforderten maximalen VorZündungswinkel ist, wobei an dem rotierenden Teil wenigstens eine Reihe von Zähnen angebracht ist und zwei elektromagnetische Pickups vorgesehen sind, die im Zusammenwirken mit dem Vorsprung und den Zähnen entsprechende elektrische Ausgangsimpulse liefern, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zum Verändern des Zeitpunktes des Funkenüberschlags einen Impulszähler (24) zum Zählen der von dem zweiten Pickup (10) beim Vorbeilauf der Zähne (3) an diesem Pickup abgegebenen Impulse in jedem Zündzyklus während einer Zeitspanne (T), beginnend mit dem Vorbeigang des Vorsprungs (4) an dem ersten Pickup (8), aufweist, ferner einen Speicher (40) zum Speichern der Zählung des Zählers (24) nach dieser vorgegebenen Zeit (T), um ein Signal zu liefern, das einen Sollwert des erforderlichen Vorzündungswinkels darstellt, ferner einen Parkspeicher (48) zum Speichern des Sollwertes, Mittel zum Rücksetzen des Impulszählers (24) und zum Löschen des Sollwertes in dem Speicher (40) beim nächsten Vorbeigang des Vorsprunges (4) am erstenPickup (8), und eine Einrichtung (36) zum Vergleichen von diesem Moment an des in dem Parkspeicher (48) gespeicherten Sollwertes mit der momentanen Zahl in dem Impulszähler (24), um, wenn diese Vierte gleich werden, eine Punkentladungsschaltung (60-68) zu betätigen.
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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (40) zum Speichern der Zählung des Impuls-Zählers (24) nach dem Zeitintervall T aus einem Verriegelungsspeicher "besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (40), der die von dem Impulszähler (24) gezählte Zahl in ein Signal umwandelt, das einen Sollwert des geforderten Vorzündungswinkels (Θ) darstellt, aus einem Lesespeicher besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Parkspeicher (48) zum Speichern des Sollwertes für den Vorzündungswinkel aus einem Verriegelungsspeicher besteht.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Vergleichen des Sollwertes für den Vorzündungswinkel mit dem von dem Impulszähler (24) abgegebenen Momentanwert aus einer Koinzidenzschaltung (36) besteht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Koinzidenzschaltung (36) von exklusives ODER-Schaltungen gebildet ist.
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DE19762624994 1975-06-10 1976-06-03 Vorrichtung zur automatischen einstellung der vorzuendung im zuendsystem eines verbrennungsmotors Pending DE2624994A1 (de)

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