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Tragmast für Luftleitungen
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Beschreibung Die Erfindung betrifft einen Tragmast für hochgeführte
elektrische Leitungen, Seillinien, telegrafische Leitungen, Traktionaleitungen für
Verkehrsmittel u. dgl., für Drahtseilbahnen, zum Aufhängen von Behältern, zur Anbringung
von Windrädern o. dgl. und kann die Form eines Mastes, einer Säule, eines Ständers,eines
Krans, einer Antenne o. dgl. haben oder als solche dienen.
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Für die genannten Zwecke sind bereits Vertikalpfosten oder Säulen
bekannt, die aus Holz, Beton, Eisenbeton oder vorgespanntem Beton, aus Gebälk oder
einem Fachwerk, aus Metallrohren, aus gebogenen oder gerollten Blechteilen gefertigt
sind. Alle diese Säulen sind sehr schwer, meistens nur für eine beschränkte Anwendung
bestimmt, nur mit Schwierigkeiten zu befördern und an der Baustelle aufzurichten.
Gemäss dem üblichen Verfahren kann ihre Stabilität nur dann gesichert werden, wenn
an der Baustelle in einem im Erdreich ausgehobenon Schacht ein grosses Betonfundament,
in dem die Säule eingelassen ist, eingesetzt wird. Wenn nun eine solche Säule für
den Bau einer elektrischen Leitung angewendet wird, müssen die metallischen Teile
mit der Erde mittels einer Leitung verbunden sein. Das beträchtliche Gewicht dieser
Säulen erschwert deren Transport und Aufrichtung und macht die Anwendung von grossen
Geräten und das Heranziehen vieLer Arbeiter erforderlich. Im Falle einer Beschädigung
können diese Säulen nicht repariert werden, sie müssen zwangsläufig entfernt und
durch neue ersetzt werden, was auch die Zerstörung des vorhergehenden Fundaments
und die Anfertigung eines neuen nach sich zieht.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Tragmast
der
oben beschriebenen Gattung vorzuschlagen, bei dem die angeführten Nachteile nicht
auftreten, dessen Beförderung und Aufrichtung einfach durchzuführen ist, der leicht
ist und keine grossen Anforderungen auf die Erstellung eines Fundaments stellt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Tragmast
mindestens zwei Teile aufweist, nämlich ein freies Teil und ein im Erdreich befestigtes
Sockelteil, welche jeweils aus einem oder mehreren Elementen zusammengefügt sind
und eine zerlegbare sowie bei Beschädigung reparierbare Gesamtkonsruktion bilden.
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Eine aus zerlegbaren sowie zusammenfügbaren Elementen bestehende Tragmastkonstruktion
gemäss der Erfindung hat den grossen Vorteil, dass durch die Auswahl der Elemente
auf einfachste Weise die Gesamtgrösse bzw. Höhe des Tragmastes variabel bestimmt
werden kann, wobei die kürzeren Teile viel leichter beförderbar sind. Ausserdem
können die Elemente auch leichter ausgeführt werden als bisher. Es hat sich herausgestellt,
dass die Konstrukt on gemäss der Erfindung ein Gewicht aufweist, welches 60 bis
etwa 20 Jß des Gewichts der Mehrzahl der herkömmlichen Tragmasten ausmacht. Der
erfindungsgemässe Tragmast kann direkt in das Erdreich eingeführt werden, er benötigt
also keine umfangreichen Erdarbeiten und kommt auch ohne einen grossen Betonsockel
oder Fundament aus. Die Aufrichtung des Tragmastes ist einfach und erfordert weniger
Arbeitskräfte als zuvor. Bei Beschädigung eines Teils kann das betreffende Element
leichtausgewechselt werden, wobei die anderen Elemente weiter verwendet werden,
samt dem im Erdreich eingesetzten Sockelteil, so dass keine neue Erdarbeiten durchgeführt
werden brauchen.
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Da ferner die Elemente hohl ausgebildet sein können, ist es leicht
möglich, die unteren Elemente mit den aus dem ohnehin
kleingehaltenen
Einsetzloch ausgehobenen Erdmassen zu füllen, so dass sich ein Abtransportieren
des Abraummaterials von der Baustelle meist erübrigt. Darüberhinaus trägt das als
Füllstoff verwendete Abraummaterial zusätzlich noch zur Verbesserung der Stabilität
des Tragmastes bei.
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Im einzelnen kann die konkrete Ausführung des Tragmastes so getroffen
werden, dass die hohlen Elemente an bestimmten, besonders beanspruchten Stellen
verstärkt ausgeführt sind, um ausreichenden Widerstand dem diametralen Druck auf
das freie Teil oder der Auflagereaktion in der Höhe der Einbettung zu leisten. Diese
Verstärkung kann als eine örtliche Materialverstärkung der Wand, als eine innere
Ausfüllung, als eine Aussteifung, als besondere Profilierung der Elemente des Mastes
oder auf ähnliche Art und Weise ausgeführt sein. Der im Erdreich eingesetzte Tragmast
bildet ein Ganzes. Wie schon oben angedeutet ist es Jedoch aus Gründen der Herstellung,
des Raumbedarfs, der Beförderung, der Handhabung an der Baustelle sowie der Anpassung
an die Umgebung von Vorteil, den Tragmast aus mehreren Elementen, von denen jedes
seine besondere Funktion hat, auszubilden.
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Diese Elemente können aus ganz unterschiedlichen Materialien hergestellt
sein, wie z.B. aus verschiedenen Kunststoffen, aus Aluminiumlegierungen, aus gewöhnlichem
Stahl oder rostfreiem Edelstahl, aus Kohlenderivaten, aus Zinklegierungen, Glas,
Ton oder Steingut u. dgl. Miteinander verbunden können diese Elemente durch mechanisches
Zusammensetzen, Schweissen, Kleben, Anfalzen, Einpassen, Ineinanderstecken oder
durch ähnliche Art werden. Diese Massnahmen sind so getroffen, dass die einzelnen
Teile leicht durch andere, entweder gleichartige oder andersartige Je nach Bedarf
und Zweck ersetzt werden können. Hierdurch wird der Austausch der beschädigten Teile
ermöglicht.
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Vorteilhafterweise wird die Verbindung der Elemente so durchgeführt,
dass diese genau ineinandergesteckt und zusätzlich verklebt werden, wozu ein Klebe-Kunstharz
benützt wird, welches das Aufeinandergleiten der einzusteckenden Teile erleichtert,
und dann polymerisiert wird, wobei metallische Teilchen zur Erreichung der elektrischen
Leitung hinzugefügt werden. Nach einer anderen Ausführungsmöglichkeit können an
die Elemente Platten angeschweisstund diese als Manschetten oder Flansche miteinander
verschraubt werden.
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Die Platten haben Schraubenöffnungen für eine schnellere Auswechselbarkeit
der Teile. Hierzu können auch zusätzliche Einlegeplatten mit ähnlichen runden oder
länglichen Durchgangsbohrungen vorgesehen sein, durch welche die Variabilität der
Montage und Auswechslung noch erhöht wird.
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Die Aufrichtung des Tragmastes kann auf übliche Weise vorgenommen
werden. Hierzu soll darauf hingewiesen werden, dass das geringe Gewicht des Tragmastes
dieser Operation keine Schwierigkeiten bereitet im Vergleich zu den herkömmlichen
Tragmasten. Die Befestigung des Sockelteils im Erdreich kann sowohl nach herkömmlidi
er Methode wie auch nach einer günstigeren Weise gemäss der Erfindung durchgeführt
werden.
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Zuerst muss ein Einsetzloch für den Tragmast im Erdreich erstellt
werden. Damit das Erdreich möglichst kompakt bleibt, wird günstigerweise diese Bodenarbeit
durch Bohren, Schlagbohren, Pressen, Fräsen o. dgl. ausgeführt, wodurch das Einsetzloch
eine zylindrischeselliptisches polygonale oder andere Form erhält. Zweitens ist
es sehr wichtig, nur so wenig des Bodens auszuheben, wie nur nötig, da die Bodenarbeiten
teuer sind. Brittens wird die aus dem Einsetzloch *vor der Polymerisation
ausgehobene
Erdmasse zusätzlich aktiv verwendet, und zwar zur Erhöhung der Stabilität des Tragmastes,
wodurch auch das hierzu benötigte Gewicht des Tragmastes bei dessen Ilerstellung
verringert und somit auch der Materialaufwand vermindert werden kann.
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Wenn der Boden durch eine Erdbohrmaschine entfernt worden ist, wird
er nach dem Einsetzen des Sockelteils des Tragmastes in das ausgehobene Loch wieder
zurückgefüllt, in den Sockel selbst und um ihn herum, so dass eine kompakte Einheit
entsteht. Wird Jedoch die Bodenarbeit mit einem Werkzeug ausgeführt, welches die
gleiche Form wie der einzusetzende Sockelteil des Tragmastes hat, wobei das Werkzeug
beispielsweise durch Vibrationen oder durch Schlagbohren in das Erdreich eingestampft
wird, panst das Sockelteil ohne weitere Arbeiten mit dem Loch überein.
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Die Bodenbeschaffenheit des Erdreiches sollte als wichtiger Bestandteil
des gesamten Aufbaus betrachtet werden, weil es die Stabilität des Tramastes bestimmt
und deshalb sollte die Zusammensetzung des Bodens so geändert werden, dass sie den
Ansprüchen entspricht. Nichtbinctende Boden werden mit zusätzlichen Bindemitteln
beaufschlagt, wie z.B. mit Zement, mit Hitumen-Mischungen o. dgl., falls erforderlich.
Ackererde, Humus, Torf und Sumpfboden werden durch Erdmassen ersetzt, die sich bearbeiten
lassen. Wenn ein sehr feinkörniges Bodenmaterial vorhanden ist, welches sehr empfindlich
gegen eine Veränderung der Wassermenge im Erdreich ist unci sich demzufolge leicht
ausdehnt untl anhebt, wird die Umwandlung des in diesem feinkörnigen Erdreich ausgeführten
Einsetzloches oberhalb des Aufsetzbodens des einzuführenden Sockelteils des Tragmastes
verdichtet oder verfestigt, nachdem man den Boden vorher zur Stabilisierung mit
einem chemischen Katalysator behandelt hat. Dieser chemische Katalysator besteht
aus
20 V Kalziumsulfat, Eisennatronphosphat, Zink, Barium, Kalium-Silizium, Aluminiumlegierungen
mit Kupfer und Eisen, und aus 80 % Wasser. Er wurde unter dem Namen R12'r (Reynolds-Rail-Roddpacker)
verkauft und von der Firma ZEL INTERNATIONAL, Inc., USA hergestellt oder gleichfalls
von der Firma BEPI (Bureau d'Etudes de Proåets et d'lngenieric) unter dem Namen
STA-SOL in Lyon, Frankreich angeboten und in den Laboreinrichtungen von ACI in Lyon,
Frankreich, hergestellt Dieses Mittel hat die Eigenschaft, dass es in das Erdreich
eindringt und dort eine Reaktion auslöst, ciie durch sich durch einen fonenaustausch
auf der Ebene der kleinen aktiven Teilchen übertrtigt. Die Anwendung dieses Katalysators
für diese Zwecke ist neu, weil die Ergebnisse sich von denen, für welse das Mittel
ursprünglich vorgesehen war, unterscheiden. IJrsprünglich sollte das Mittel eine
von vertikalem Druck bennspruchte Bodenoberfläche verbessern (wie z. 13.
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Bahnkörper, ,;trassen, Bahnen oder Wege, Spielplätze o. dgl.); erfindungsgemäss
wird es zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit des Bodens gegen Ausbrechen eingesetzter
Gegenstände aus dem befestigten Erdreich infolge horizontaler Kippmomente verwendet.
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Ausserdem ist es günstig, wenn das im Erdreich befestigte Sockelteil
mit in Längsrichtung angebrachten Seitenflügeln zur Flächenvergrösserung der Kanten
gegen eine Drehbewegung des Tragmastes versehen ist. Für eino Anbringung des Tragmastes
im felsigen Boden ist es natürlich günstig, zur Verminderung der Erdarbeit das Sockelteil
des Tragmastes mit einem kurzen Schaft auszuführen.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der
Zeichnung. Es zeigen:
Figur 1 eine Gesamtansicht des im Erdreich
eingesetzten Tragmastes gemäss der Erfindung in der Anwendung zur Errichtung von
elektrischen Leitungen für Zwecke der Lichtversorgung oder eines Energietransports;
Figur 2 eine Ansicht eines Kopfstückes des erfindungsgemässen Tragmastes zum Tragen
von elektrischen Leitungen; Figur 3 eine Ansicht der Hauptelemente (Vertikalpfosten)
des freien Teils des erfindungsgemässsen Tragmastes; Figur 4 eine Ansicht der Hauptelemente
des erfindungsgemässen Tragmastes sowie ein Ausführungsbeispiel der Verbindung der
Elemente mittels Flanschplatten; Figur 5 eine perspektivische Ansicht der Anbringung
der Flanschplatten sowie einer Einlegeplatte gemäss Figur 4; Figur 6 eine perspektivische
Ansicht der Befestigung eines Elementes mit dem Sockelteil mittels einer einzigen
Platte; Figur 7 einen Schnitt durch das im Einsetzloch im Erdreich eingelassenen
und mit dem Abraummaterial gefüllten Sockelteil; Figur 8 mehrere Ausführungsbeispiele
für die Gestaltung des Sockelteils und dessen Befestigung im Erdreich zur Erhöhung
der Stabilität des Tragmastes; Figur 9 eine Ansicht einer beispielhaften Möglichkeit
der Ausführung des Einsetzloches im Erdreich;
Figur 10 eine perspektivische
Ansicht der Einführung des Sockelteils in ein Einsetzloch; Figur 11 eine perspektivische
Ansicht des Pfostenelements, welches auf das aus dem Erdreich hervorragende Aufsetzteil
des Sockelteils aufgesetzt wird; Figur 12 eine perspektivische Ansicht der Bearbeitung
des Erdreichs in unmittelbarer Nähe um den aufgerichteten Tragmast und Figur 13
Schnitte durch das Erdreich nach dieser Bearbeitung gemäss Figur 12.
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Ein in das Erdreich einsusetzender Tragmast gemäss einem informativen
Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst ein Kopfstück 1 (Figur 2) in der Form
eines Gussstückes aus geschichteten Silikon-Glasfasern von hoher mechanischer Festigkeit,
grosser Beständigkeit gegen Feuchtigkeit und chemische Wirkungen, von guter Isolationsfähigkeit
und Bogenschlagfestigkeit sowie mit einer Fähigkeit zur Zusammenballung der Tau-
oder Regennässe in Tropfen, die abfliessen und durch ihr Gewicht den Staub und Schmutz
mitnehmen. Die Verwendung eines solchen Materials eliminiert ausserdem einen Elektrolyseneffekt
des nassen Staubs, der einen Strombogen verursachen kann. Ein hoher Faktor der Schwingdämpfung
des Materials vermindert auch die Windvibration der Stromleitungen.
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Das Kopfstück 1 (Figur 2) kann jedoch eine klassische Form haben,
aus Metall sein und direkte Bohrungen zur Befestigung der Konsolen oder üblicher
Ausrüstungen aufweisen. Im dargestellten Beispiel ist das Kopfstück 1 in das Element
2 eingesetzt (ggf. auch umgekehrt möglich) und die Verbindung
hält
durch Passung (Klemmwirkung) und Kleben.
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Der Tragmast umfasst weiter einen Pfosten 2 (Figur 3). Dieser bildet
das Hauptelemente des aufzurichtenden Tragmastes. Der Pfosten ist so berechnet,
dass er die auf das Kopfstück 1 einwirkende Belastung aufnehmen kann, so dass er
bei Beanspruchung eine ungewünschte Durchbiegung vermeiden kann und trotzdem eine
erforderliche Nachgiebigkeit in der Ebene seines geringsten * beibehält. Er ist
mit einer Schutzschicht gegen die Korrosion überzogen, wenn er aus Metall ist (Galvanisierung
-Anstrich - spezielle Behandlung). Er kann zylindrisch, eliptisch, mehreckig oder
anders geformt sein, im allgemeinen wird er die Form eines stumpfen Kegels haben.
Für den Zweck einer genauen Orientierung des eingebauten Tragmastes in einer vorbestimmten
Ausrititung, sind in ihm zwei Löcher (ein durchgehendes Loch) 29 ausgeführt, die
als Visierlünette zur Ausrichtung in Bezug auf die benachbarten Masten oder nach
einer gegebenen Markierung dienen.
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Ein unteres Element (Ansatz oder Sockel) 3 ist teilweise in das Erdreich
eingelassen, das obere Teil ist zur direkten Befestigung des Pfostens 2 bestimmt.
Der Sockel 3 ist gegen Korrosion beispielsweise durch einen kohlenstoffhaltigen
Schutzstoff (Karboplast) geschützt, der mit einer in Karbolack gebetteten Glasschicht
überzogen ist; besonders bei Einführung in einen feuchten oder säurehaltigen Boden.
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Ausser durch Kleben können die zu verbindenden Elemente auch verschraubt
werden. In Figur 4 sind Flanschplatten 4, 5 gezeigt, welche an die zu verbindenden
Elemente angeschweisst werden. Sie sind ringförmig ausgeführt und haben eine innere,
der Umfangsform des Elementes entsprechende Öffnung. Wie mit dem Bezugszeichen 4
im Schnitt B-B'in Figur 4 gezeigt, können so auch Elemente von eliptischem oder
ovalem Querschnitt mit *Trägheitsmoments
Elementen eines anderen
Querschnitts, z.B. kreisrundem, verbunden werden. In den Flanschplatten 4, 5 sind
diametral Bohrungen für die Verbindungsschrauben 6 ausgeführt. In Figur 5 ist eine
Einlegeplatte 7 gezeigt.
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Figur 6 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Verbindung der Elemente
untereinander bzw. eines Pfostenelementes 2 mit dem Sockelteil 3, bei dem nur eine
Flanschplatte angewendet ist. Auf dieser sitzt ein rohrförmiger Stumpf, der das
Pfostenelement Aufnimmt.
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Wie schon oben erwähnt und in Figur 7 gezeigt, erhöht befestigter
Boden 8, 9, der inden Sockel 3 und um ihn herum zugeführt worden ist, die Biegefestigkeit
sowie den Widerstand gegen das Zusammendrücken des Sockelteils durch die Erdmassen.
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hieraus ergibt sich eine gute Stabilität des aufgerichteten Trazmastes
gegen llerausbrechen bzw. Kippen und gleichzeitig erübrigt sich die Abfuhr der ausgehobenen
Abraummassen.
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Je nach der Art und Konsistenz bzw. Bodenbeschaffenheit des Erdreiches
an der Baustelle wird die Stabilität der Konstraktion mit verschiedenen Mitteln
gesichert, z.B. durch eine Vergrösserte Länge des Sockels 3 ggf. durch einen Verlängerungsstumpf
11, wie im linken Teil der Figur 8 gezeigt ist. Die Stabilität kann auch durch Anbringung
von Seitenflügeln lf von einer entsprechenden Grösse an das Sockelteil 5 erhöhtwerden.
Hierdurch erreicht der Sockel eine grössere Breite der Kanten und einm entsprechenden
Widerstand gegen einen Drehmoment (Figur 8, Abbildung rechts oben). Wird nun das
Sockelteil 3 mit einer Fussplatte 12 versehen. wie in Figur 8, rechte mittlere Abbildung,
gezeigt ist, kann ein Einsinken des Mastes in das Erdreich infolge des Gewichtes
des Mastes und der Stromleitungen verhindert werden. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel,
welches in Figur 8 rechts
unten gezeigt ist, wird das Einsetzloch
mit kompaktem Boden beschickt und bei Ausnahmefällen mit Beton ausgefüllt. Dieser
bildet dann den Fundamentblock. Im felsigen Erdreich wird die Sockelgrösse kleiner
ausgeführt und die Aushöhlung 14 mit Zementbeton oder Kunstharz ausgefüllt.
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Das Einsetzloch kann durch eine fahrbare Bohranlage gebohrt oder schlaggebohrt
werden, wie in Figur 9 gezeigt ist.
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Diese Vorrichtung 17, 18, 19 20 ist an sich bekannt und verwendet
einen dem Sockelteil 3 entsprechend grossen Bohrer 15. In ein so hergestelltes Einsetzloch
16 (Figur 10) kann das Sockelteil 3 leicht eingeführt werden.
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Auf den aus dem Erdreich hervorragenden Absatz des Sockelteils (11)
kann dann leicht ein Pfostenelement (2) aufgesetzt werden (Figur 11).
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Wie in Figur 12 gezeigt, wird das Erdreich um den aufgerichteten Tragmast
mit Schlagspitzen 21 eines hydraulischen oder pneumatischen Schlaghiammers 22, 23
bearbeitet.
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In Figur 13 ist der Zustand des Erdreichs um den eingesetzten Sockelteil
in aufeinanderfolgenden Phasen gezeigt; in Abbildung 24 vor der Behandlung, in Abbildung
25 während des Einbringens der Schlagspitzen in das Erdreich, in Abbildung 26 nach
Einführen des Sockelteils 3 und gleichzeitiger Vibration des Erdreiches mit Schlagspitzen,
in Abbildung 27 nach Auffüllen der Schlaglöcher mit Bodenmaterial und schliesslich
in Abbildung 28 nach Verdichtung des gesamten Bodenreichs um den Tragmastsockel.
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L e e r s e i t e