DE2738463A1

DE2738463A1 - Hydraulische steuervorrichtung fuer einen servomotor, insbesondere fuer fahrzeuglenkungen

Info

Publication number: DE2738463A1
Application number: DE19772738463
Authority: DE
Inventors: Johannes Vagn Baatrup; Thorkild Christensen; Smith Ulf Martin Von Huth; Svend Erik Thomsen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1977-08-26
Filing date: 1977-08-26
Publication date: 1979-03-08
Also published as: DK362778A; DK145986B; FR2401343B1; DD138297A5; JPS5436454A; JPS5928764B2; SE7808941L; GB2003100A; FR2401343A1; DK145986C; IT7868984A0; DE2738463C2; GB2003100B

Description

Hydraulische Steuervorrichtung für einen Servomotor, insbesondere

für Fahrzeuglenkungen

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Steuervorrichtung für einen Servomotor, insbesondere für Fahrzeuglenkungen, mit einem Steuerkreis, der eine Mengeneinstellvorrichtung mit einem Pumpenanschluß, einem Tankanschluß und zwei Steueranschlüssen, sowie zwei Steuerventile, die je zwischen einen Steueranschluß und eine Seite des Servomotors geschaltet sind, aufweist, und mit einem Arbeitskreis, der eine Druckregelvorrichtung mit einem Pumpenanschluß, einem Tankanschluß und zwei Arbeitsanschlüssen für den Hin- und Rücklauf in der Fora eines Kraftvergleichers, der den Druck an einem Arbeitsanschluß gleich dem Druck an einem Steueranschluß hält, und zwei Hauptventile, die je zwischen einem Arbeitsanschluß und eine Seite des Servomotors geschaltet sind, aufweist, wobei die Steuer- und Hauptventile einen vom an ihnen auftretenden Druckabfall abhängigen Öffnungsquerschnitt haben, jedem Hauptventil ein Rückstellelement zugeordnet ist, das das Hauptventil unter dem Einfluß des Drucks in einem der anderen Seite des Servomotors zugeordneten Zweig zwangsweise öffnet, und der Kraftvergleicher zwei Druckkammern aufweist, die dauernd mit je einem der Steueranschlüsse verbunden sind.

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Eine bekannte Steuervorrichtung dieser Art (DT-AS 23 05 798) weist für den Steuerkreis und für den Arbeitskreis je eine Pumpe mit fester Fördermenge auf. Mittels der Mengeneinstellvorrichtung wird im Steuerkreis eine Druckflüssigkeitsmenge vorgegeben. Die Druckverhältnisse im Steuerkreis werden mit Hilfe der Druckregelvorrichtung in den Arbeitskreis übertragen, so daß in diesem eine zur Steuerkreismenge proportionale Arbeitskreismenge strömt. Um Pumpenleistung zu sparen, ist in der NeutralStellung sowohl bei der Mengeneinstellvorrichtung als auch bei der Druckregelvorrichtung der Pumpenanschluß mit dem Tankanschluß verbunden; zumindest bei der Druckregelvorrichtung wird auch außerhalb der Neutralstellung überschüssiges Drucköl zum Tank abgeleitet.

Es ist ferner eine Steuervorrichtung bekannt, bei der eine einzige Pumpe über ein Prioritätsventil einen der Lenkung dienenden Arbeitskreis, der eine Mengeneinstellvorrichtung und einen unmittelbar damit verbundenen Servomotor aufweist, und einen Zusatzkreis speist. Das Prioritätsventil wird vom Druckabfall/einer mit der Einstellung der Mengeneinstellvorrichtung änderbaren Blende, die zwischen den Pumpenanschluß und eine Mengenmeßvorrichtung geschaltet ist, derart gesteuert, daß der Arbeitskreis bevorzugt die jeweils benötigte Druckflüssigkeitsmenge erhält, die Überschußmenge aber für den Zusatzkreis zur Verfügung steht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die zur Ausnutzung des Überschußöls einen Zusatzkreis aufweist und trotzdem einen sehr einfachen Aufbau hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß außer Steuerkreis und Arbeitskreis mindestens ein Zusatzkreis mit einem zweiten Servomotor und einem zugehörigen, einen Pumpenanschluß, einen Tankanschluß und mindestens einen Arbeitsanschluß aufweisenden Betätigungsventil vorgesehen ist, daß eine

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gemeinsame Pumpe die Pumpenanschlüsse der Druckregelvorrichtung, der Mengeneinstellvorrichtung und des Betatigungsventils über ein Prioritätsventil speist, aas unter dem Einfluß des DrucK-abfalls an einer Blende im Steuerkreis aus einer den Zusatzkreis versorgenden Stellung in eine den Arbeits- und Steuerkreis versorgende Stellung übergeht, und daß in der Neutralstellung der Pumpenanschluß von Druckregelvorrichtung und Mengeneinstellvorrichtung geschlossen und der Pumpenanschluß vom Betätigungsventil mit dem Tankanschluß verbunden ist.

Bei dieser Anordnung genügt für drei verschiedene Kreise eine einzige Pumpe. Das Prioritätsventil sorgt dafür, daß bei einer Betätigung der Mengeneinstellvorrichtung nur noch die in Arbeits- und Steuerkreis nicht benötigte Überschußaenge in den Zusatzkreis gelangt. Die Steuerung des Prioritatsventils erfolgt nur in Abhängigkeit von der Steuerkreiseenge, was zu einem sehr einfachen Aufbau führt; dies ist Möglich, weil Arbeitskreismenge und Steuerkreismenge proportional zueinander sind. Zwar benötigt »an eine Druckregel vorrichtung und eine Nengeneinstellvorrichtung, deren Pumpenanschluß in der Neutral stellung geschlossen ist. Trotzdem kann bei ruhenden Servomotoren, wenn sich auch das Betätigungsventil in der Neutralstellung befindet, die Fördermenge der Pumpe über das Prioritätsventil und das Betätigungsventil in den Tank gelangen, so daß die Pumpenleistung niedrig gehalten wird.

Hit besonderes Vorteil ist dafür gesorgt, daß die Blende in der Hengeneinstellvorrichtung zwischen Pumpenanschluß und einer MengenmeBvorrichtung angeordnet ist und das Prioritätsventil

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zwei einander entgegenwirkende Druckkammern aufweist, von denen die eine mit dem genannten Pumpenanschluß verbunden ist und die andere eine Feder aufweist und mit einem Druckfühleranschluß der Mengeneinstellvorrichtung verbunden ist, der in der Neutralstellung mit dem Tankanschluß und in einer Betriebsstellung mit dem Eingang der Mengenmeßvorrichtung verbunden ist. Dies ergibt eine sehr einfache Steuermöglichkeit des Prioritätsventils. Denn die eine Verbindungsleitung kann an dem leicht zugänglichen Pumpenanschluß oder der damit verbundenen Zuleitung angebracht werden. Die Umsteuerung des Drucks am Druckfühleranschluß stellt sicher, daß das Prioritätsventil bei nicht betätigter Mengeneinstellvorrichtung sicher die eine Endlage einnimmt.

Zwecknäßigerweise ist die Blende mit der Einstellung der Mengeneinstellvorrichtung änderbar. Die Drosselung der Steuerkreismenge am Prioritätsventil erfolgt dann derart, daß der Druckabfall an der Blende annähernd konstant bleibt. Auf diese Weise wird dem Steuerkreis die genau richtige Menge zugeteilt.

Des weiteren können in der Neutral stellung beide Steueranschlüsse der Mengeneinstellvorrichtung mit dem Tankanschluß verbunden sein. Dies hat zur Folge, daß die Druckkaanern der Druckregel vorrichtung sofort entlastet werden, wenn die Mengeneinstellvorrichtung in die Neutral stellung zurückgekehrt ist. Entsprechend schnell folgt auch das Stellglied der Druckregel vorrichtung und kehrt in die Neutralstellung zurück.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Druckregelvorrichtung, die beiden Hauptventile, die zugehörigen Rückstellelemente, die beiden Steuerventile und das Prioritätsventil in einem gemeinsamen Block angeordnet. Innerhalb dieses Blockes können dann sämtliche Zuleitungen durch Bohrungen o. dgl. erzeugt werden. Bei der Montage brauchen nur noch

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die äußeren Verbindungsleitungen verlegt zu werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung bei einer Verstellung des Lenk-Servomotors und

Fig. 2 die Mengeneinstellvorrichtung in der Neutral stellung.

Es ist ein Lenk-Servomotor 1 vorgesehen, dessen beide Anschlußleitungen 2 und 3 über einen Steuerkreis 4 und einen Arbeitskreis 5 von einer gemeinsamen Pumpe 6 mit fester Fördermenge gespeist wird, und ein Hub-Servomotor 7, der über einen Zusatzkreis 8 von derselben Pumpe 6 gespeist wird. Allen Teilen ist auch ein Tank 9 gemeinsam.

Der Steuerkreis 4 weist eine Mengeneinstellvorrichtung aif, die einen Pumpenanschluß 11, einen Tankanschluß 12, zwei Steueranschlüsse 13 und 14 sowie einen Druckfühleranschluß 15 aufweist. Sie wird mittels eines Lenkhandrades 16 derart betätigt, daß eine der Drehgeschwindigkeit des Lenkhandrades entsprechende Druckflüssigkeitsmenge vom Pumpenanschluß 11 zum Steueranschluß 13 (oder bei entgegengesetzter Drehrichtung zum Steueranschluß 14) über eine Mengenmeßvorrichtung 17 und eine ihr vorgeschaltete, von der Einstellung abhängige änderbare Drossel 18 fließt. Der Steueranschluß 13 ist über eine Steuerleitung 19 und ein Steuerventil 20 mit dem Anschluß 2 des Lenk-Servomotors 1, der Steueranschluß 14 über eine Steuerleitung 21 und ein Steuerventil 22 mit dem Anschluß 3 des Lenk-Servomotors verbunden. Das Steuerventil 20 besitzt einen Kolben 201, zu dessen beiden Seiten sich Druckkammern 202 und 203 befinden. In der Druckkammer 202 herrscht der Druck des Anschlusses 2 und die Kraft einer Feder 204, in der Druckkammer 203 herrscht der Druck in der Steuerleitung 19.

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Als dreieckförmige Nuten ausgebildete Drosselöffnungen 205 geben je nach der Stellung des Kolbens 201 unterschiedliche Drosselquerschnitte frei, die in einer genau vorgegebenen Relation zum Druckabfall am Steuerventil stehen. Das Steuerventil 22 ist in gleicher Weise aufgebaut.

In der Neutralstellung (Fig. 2) ist bei der Mengeneinstellvorrichtung 10 der Pumpenanschluß 11 abgeschlossen. Dafür sind die beiden Steueranschlüsse 13 und 14 und der Druckfühleranschluß 15 mit dem Tankanschluß 12 verbunden.

Der Arbeitskreis 5 weist eine Druckregelvorrichtung 23 auf, deren Schieber 24 einen Abschnitt 25 aufweist, der in der Neutralstellung den der Pumpe 6 zugewandten Pumpenanschluß 26 verschließt, aber in den Betriebsstellungen Arbeitsanschlüsse 27 bzw. 28 freigibt, wobei der jeweils andere Arbeitsanschluß mit dem Tankanschluß 29 verbunden ist. Eine Stirnseite des Schiebers 24 grenzt an eine Druckkammer 30, welche über eine Drossel mit der Steuerleitung 19 verbunden ist, die andere Stirnseite grenzt an eine Kammer 31, die über eine Drossel mit der Steuerleitung 21 verbunden ist. Beide Kammern sind über je ein Rückschlagventil 32 bzw. mit dem jeweils gegenüberliegenden Arbeitsanschluß 28 bzw. verbunden, Infolgedessen stellt sich der Schieber 24 so ein, daß der Druck am Arbeitsanschluß 27 dem Druck in der Steuerleitung 19 bzw. bei einer Aussteuerung in entgegengesetzter Richtung der Druck am Arbeitsanschluß 28 dem Druck in der Steuerleitung 21 entspricht. Eine Arbeitsleitung 34 verbindet den Arbeitsanschluß 27 über ein Hauptventil 35 mit dem Anschluß 2 des Lenk-Servomotors 1. Eine Arbeitsleitung 36 verbindet den Arbeitsanschluß 28 über ein Hauptventil 37 mit dem Anschluß 3. Beide Hauptventile haben einen ähnlichen Aufbau wie das Steuerventil 20 und im Vorlaufbetrieb auch eine ihm gleiche Funktion·

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Jedem Hauptventil ist ein Rückstellelement 38 bzw. 39 zugeordnet. Dieses weist einen Kolben 390 auf, der auf der einen Seite durch eine Kammer 391 begrenzt ist, welche mit der Steuerleitung 19 verbunden ist, und auf der anderen Seite durch eine Kammer 392, welche mit der Arbeitsleitung 36 verbunden ist. Der Kolben 390 trägt einen Fortsatz 393» der ein Schaltventil 394 öffnet, so daß vom Anschluß 3 über eine Drossel 395, die Kammer 372 des Hauptventils 37, eine weitere Drossel 396 und das Schaltventil 394 eine Verbindung zur Arbeitsleitung 36 hergestellt wird. Dies ergibt eine Druckabsenkung in der Kammer 372, so daß bei der geschilderten Betriebsweise das Hauptventil 37 öffnet. Das Rückstellelement 38 wirkt in ähnlicher Weise auf das Hauptventil 35.

Die beiden Anschlüsse 2 und 3 sind in üblicher Weise über Saugventile 40 und 41 sowie über Überdruckventile 42 und mit dem Tank 9 verbunden.

Der Zusatzkreis 8 weist eine Zusatzleitung 44, ein Betätigungsventil 45 und den Hub-Servomotor 7 auf. Das Betätigungsventil 45 hat einen Pumpenanschluß 46, einen Tankanschluß 47 und einen Arbeitsanschluß 48. In der Neutralstellung verbindet das Betätigungsventil 45 den Pumpenanschluß 46 mit dem Tankanschluß 47.

Ein Prioritätsventil 49 weist einen Schieber 50 auf, der durch eine Feder 52 belastet ist. In der gleichen Richtung wirkt der Druck in einer Kammer 53» der über eine DruckfUhlerleitung 54 vom DruckfUhleranschluß 15 her zugeleitet wird. In entgegengesetzter Richtung wirkt der Druck in einer Kammer 55, der über eine Druckfühlerleitung 56 vom Pumpenanschluß 11 hergeleitet wird. Der Schieber 50 bildet mit zwei Ringnuten 57 und 58 zwei korrespondierende Drosseln»

und zur Ringnut 25 welche den Zufluß zu der Leitung 44/bzw. den Zufluß über eine Leitung 59 zum Pumpenanschluß 11 der Mengeneinstell-

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vorrichtung 10 beherrschen.

Bei dieser Steuervorrichtung ergibt sich der folgende Betrieb:

Wenn die Mengeneinstellvorrichtung 10 ihre Neutralstellung (Fig. 2) einnimmt, hat auch die Druckregelvorrichtung ihre Neutralstellung. Steuerkreis 4 und Arbeitskreis 5 sind daher abgesperrt. Der Druck in der Kammer 55 des Prioritätsventils 49 entspricht etwa dem Pumpendruck, der Druck in der Kammer 53 entspricht dem Tankdruck. Der Schieber 50 geht daher in seine rechte Endlage. Die gesamte Pumpenflüssigkeit wird in den Zusatzkreis 8 geleitet. Wenn dort das Betätigungsventil 45 seine Neutralstellung hat, gelangt die Druckflüssigkeit unmittelbar in den Tank 9. Wenn das Betätigungsventil 45 eine andere Stellung hat, wird der Hub-Servomotor 7 entweder gehoben oder abgesenkt.

Bei einer Drehung des Lenkhandrades 16 nach rechts wird die Blende 18 geöffnet. Es gelangt Druckflüssigkeit in eino* abgemessene Menge über die Mengenmeßvorrlchtung 17 und die Steuerleitung 19 zum Steuerventil 20, wodurch dieses in eine der Menge entsprechende Öffnungsstellung geht. Der Druck in der Steuerleitung 19 wird mittels der Druckregelvorrichtung 23 auch in der Arbeitsleitung 34 erzeugt. Da die gegenüberliegenden Seiten von Steuerventil 20 und Hauptventil 35 miteinander verbunden sind, liegt am Hauptventil 35 der gleiche Druckabfall wie am Steuerventil 20 an. Infolgedessen öffnet das Hauptventil derart, daß eine Druckflüssigkeitsmenge hindurchströmt, die der durch die Mengeneinstellvorrichtung 10 fließenden Druckflüssigkeitsmenge proportional ist. Gleichzeitig wird der Kolben 390 des Rückstellelements 39 nach rechts gedrückt. Hierdurch wird das Hauptventil 37 geöffnet. Infolgedessen kann die über den Anschluß 2 zugeführte Druckflüssigkeitsmenge über den Anschluß 3, das Haupt-

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ventil 37 und die Druckregelvorrichtung 23 in den Tank 9 abfließen. Ähnliches tritt bei einer Drehung des Lenkhandrades 16 nach links auf. Wenn die Mengeneinstellvorrichtung 10 plötzlich in die Neutralstellung zurückgebracht wird, herrscht in den Steuerleitungen 19 und 21 der Tankdruck, so daß auch die Druckregelvorrichtung 23 rasch in die Neutralstellung zurückkehrt.

Wenn Druckflüssigkeit über die Mengeneinstellvorrichtung fließt, tritt an der änderbaren Drossel 18 ein Druckabfall auf. Dieser wirkt sich auf den Schieber 50 des Prioritätsventils 49 aus. Der Schieber nimmt eine Gleichgewichtsstellung ein, bei der dieser Druckabfall der Kraft der Feder 52 entspricht. Diese Gleichgewichtsstellung wird nur erreicht, wenn sich der Schieber 50 nach links verschiebt, wodurch die im Bereich der Umfangsnut 58 gebildete Drossel weiter geöffnet wird. Gleichzeitig wird aber der Zufluß zum Zusatzkreis 8 an der Umfangsnut 57 stärker gedrosselt. Dies ergibt die Prioritätsfunktion, wonach der Steuer- und Arbeitskreis grundsätzlich gegenüber dem Zusatzkreis bevorrechtigt ist.

Da Steuerkreismenge und Arbeitskreismenge durch das Prioritätsventil 50 auf denselben Druck gedrosselt werden, ist die Druckregelvorrichtung 23 nur geringfügig durch Strömungskräfte belastet. Sie kann sich daher sehr genau auf den jeweiligen Gleichgewichtszustand einstellen, so daß eine hohe Genauigkeit bezüglich der Proportionalität zwischen Steuerkreismenge und Arbeitskreismenge ergibt.

Gestrichelt ist ein Block 60 angedeutet, in dem die beiden Hauptventile 35 und 37, die zugehörigen Ruckstellelemente und 39, die Steuerventile 20 und 22, die Druckregelvorrichtung 23, das Prioritätsventil 49, weitere Ventile 40 bis und die zugehörige! Verbindungsleitungen angeordnet sind.

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Als Mengeneinstellvorrichtung eignet sich beispielsweise ein Gerät, wie es in DT-PS 1 293 029 beschrieben ist und bei dem zusätzlich die Blende 18, der DruckfUhleranschluß und die in der Neutralstellung wirksamen Tankanschlußverbindungen vorgesehen sind.

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Claims

Patentansprüche

Hydraulische Steuervorrichtung für einen Servomotor, insbesondere für Fahrzeuglenkungen, mit einem Steuerkreis, der eine Mengeneinstellvorrichtung mit einem Pumpenanschluß, einem Tankanschluß und zwei SteueranschlUssen, sowie zwei Steuerventile, die je zwischen einen Steueranschluß und eine Seite des Servomotors geschaltet sind, aufweist, und mit einem Arbeitskreis, der eine Druckregelvorrichtung mit einem Pumpenanschluß, einem Tankanschluß und zwei Arbeitsanschlüssen für den Hin- und Rücklauf in der Form eines Kraftvergleichers, der den Druck an einem Arbeitsanschluß gleich dem Druck an einem Steueranschluß hält, und zwei Hauptventile, die je zwischen einem Arbeitsanschluß und eine Seite des Servomotors geschaltet sind, aufweist, wobei die Steuer- und Hauptventile einen vom an ihnen auftretenden Druckabfall abhängigen Öffnungsquerschnitt haben, jedem Hauptventil ein RUckstellelement zugeordnet ist, das das Hauptventil unter dem Einfluß des Drucks in einem der anderen Seite des Servomotors zugeordneten Zweig zwangsweise öffnet, und der Kraftvergleicher zwei Druckkammern aufweist, die dauernd mit je einer der Steueranschlüsse verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß außer Steuerkreis (4) und Arbeitskreis (5) mindestens ein Zusatzkreis (8) mit einem zweiten Servomotor (7) und einem zugehörigen, einen Pumpenanschluß (46), einen Tankanschluß (47) und mindestens einen Arbeitsanschluß (48) aufweisenden Betätigungsventil (45) vorgesehen ist, daß eine gemeinsame Pumpe (6) die Pumpenanschlüsse (11, 26, 46) der Druckregelvorrichtung (23) der Mengeneinstellvorrichtung (10) und des Betätigungsventils (45) über ein

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Prioritätsventil (49) speist, das unter dem Einfluß des Druckabfalls an einer Blende (18) im Steuerkreis aus einer

den den Zusatzkreis versorgenden Stellung in eine/Arbeits- und Steuerkreis versorgende Stellung übergeht, und daß in der Neutralstellung der Pumpenanschluß (11, 26) der Druckregelvorrichtung (23) und der Mengeneinstellvorrichtung (10) geschlossen und der Pumpenanschluß (46) vom ßetätigungsventil (45) mit dem Tankanschluß (47) verbunden ist.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (18) in der riengeneinstellvorrichtun^ ^10) zwischen Pumpenanschlui3 ^.11) und einer Mengenmewvorrichtung (17) angeordnet ist und daü Prioritätsventil (49) zwei einander entgegenwirkende Druckkammern (53, 55) aufweist, von denen die eine mit dem genannten Pumpenanschluß verbunden ist und die andere eine Feder (52) aufweist und mit einem DruckfUhleranschluß (15) verbunden ist, der in der Neutralstellung mit dem Tankanschluß (12) und in einer Betriebsstellung mit dem Eingang der Mengenmeßvorrichtung verbunden ist.
3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (18) mit der Einstellung der Mengeneinstellvorrichtung (10) änderbar ist.
4. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Neutralstellung beide Steueranschliisse (13, 14) der Mengeneinstellvorrichtung (10) mit dem Tankanschluß (12) verbunden sind.
5. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckregelvorrichtung (23), die beiden Hauptventile (35, 37), die zugehörigen Rückstellelemente (38, 39), die beiden Steuerventile (20, 22) und das Prioritätsventil (49) in einem gemeinsamen Block

(60) angeordnet sind.

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