DE3030864A1 - Verfahren zum automatischen steuern des trocknungsvorganges in einem waeschetrocknungssystem und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verfahren zum automatischen steuern des trocknungsvorganges in einem waeschetrocknungssystem und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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Description
BOSCH-SIEMENS HAUSGERÄTE GMBH 8 München SO, 14.0S.19SO
Stuttgart Hochstraße 17
TZP 80/21.3 Ry/ant
Verfahren zum automatischen Steuern des Trocknungsvorganges
in einem Wäschetrocknungssystem und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum automatischen Steuern des Trocknungsvorganges in einem Wäschetrocknungssystem
his zum Erreichen eines gewünschten Trocknungsgrades.
Es sind Steuerungsverfahren für Wäschetrockner hekannt, die den
Trocknungsprozeß in Abhängigkeit von einem gemessenen Wert beenden, der einer gewünschten Restfeuchte in etwa entspricht.
Solche Verfahren sind (DE-OS 21 55 710, DE-OS 2h 05 ikk) entweder
durch eine direkte Abhängigkeit der gemessenen Restfeuchte (Wäschewiderstand, elektrostatische Aufladung der Wäsche) oder
abhängig von einer bei gegen Ende des Trocknungsprozesses ansteigender Temperatur entstehenden Widerstandsänderung eines
im Abluft kanal angeordneten Meßfühlers (DE-OS 15 65 100). Diese Steuerungsverfahren erfordern einen hohen Aufwand an zus.ätzlichen
Meß-und Steuermitteln und geben außerdem der Bedienungsperson einen Aufschluß über die noch zu erwartende Länge des laufenden
Trocknungsprozesses.
— 2 —
ζ>· TZP 80/213 - Ψ -
Ferner sind rein zeitlich gesteuerte Trocknungsprozesse bekannt, "bei denen zu Beginn des Trocknungsprozesses lediglich ein Zeitablaufwerk
aufgezogen wird, das beim Ablaufen einen stetigen Aufschluß über die noch zu erwartende Länge des laufenden Trocknungsprozesses
gibt. Diese zeitlich gesteuerten Trocknungsverfahren sind jedoch wegen ihrer großen Ungenauigkeit problematisch
im Hinblick auf das Trocknungsergebnis. Entweder bleibt die zu trocknende Wäsche zu feucht oder sie wird übertrocknet. Zum Vermeiden
des Übertrocknens kann man zwar die Trocknungstemperaturen klein halten, jedoch laufen dann die Trocknungsprozesse zu lange.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerungsverfahren
für einen Wäschetrocknungsprozeß anzugeben, dessen erzielbare Restfeuchte möglichst genau dem gewünschten Wert entspricht
und das trotzdem die Möglichkeit eröffnet, eine Information über die zu erwartende Länge des laufenden Trocknungsprozesses zu
geben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß während
einer frühen Phase des Trocknungsvorgangs der Gradient der ansteigenden Temperatur im Trocknungsystem ermittelt wird und daraus
sowie aus systembedingten Festdaten, der eingeführten Wäscheart und dem gewünschten Trocknungsgrad die erforderliche Betriebsdauer
für Heizung und Antrieb des Trocknungssystem errechnet und einem Steuergerät vorgegeben wird. Die Ermittlung des Temperaturgradienten
gibt nämlich die Gewähr, daß nach Kombination dieses Faktors mit den genannten übrigen Daten das Ende der Betriebsdauer
genau genug festgelegt werden kann, weil der Temperaturverlauf bekannt bzw. errechenbar ist und immer wieder gleichartig
vorliegt. Dabei beziehen sich die systembedingten Festdaten auf die Wärmekapazität des Trocknungssystems und die Daten
der eingeführten Wäscheart auf die Fähigkeit der Wäsche, den Feuchtigkeitsinhalt an die Umluft abzugeben. Die Wäscheart und
der gewünschte Trocknungsgrad können von der Bedienungsperson in einen Programmwahl schalter der Maschine eingegeben werden und
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7-
werden intern bestimmten Rechendaten zugeordnet. Das Steuergerät kann dann ein Zeitwerk sein, dessen Ablauf dauer abhängig
von der errechneten Betriebsdauer eingestellt wird.
In einer vorteilhaften Variation des erfindungsgemäßen Verfahrens
beginnt die frühe Phase beim Einschalten des Trocknungssystems. Diese Variation hält den gerätetechnischen Aufwand
sehr klein; es muß nur im Rechenwerk berücksichtigt werden, daß dann auch die Wärmekapazität des Trockensystems in
die Messung mit eingeht.
In einer anderen vorteilhaften Variation des erfindungsgemäßen
Verfahrens beginnt die frühe Phase beim Erreichen einer Mindesttemperatur, nachdem das Trocknungssystem und die zu trocknende
Wäsche etwa gleiche Temperatur haben. Mit einem geringfügig höheren gerätetechnischen Aufwand (zusätzliche Temperatumiessung)
kann die Ermittlung des Temperaturgradienten von gerätetechnischen Unwägbarkeiten freigemacht werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann dadurch vorteilhaft weitergebildet
werden, daß zum Ermitteln des Gradienten die vor Beginn des Trocknungsvorganges vorliegende Temperaturdifferenz
zwischen Trockhungssystem und Umgebungsluft berücksichtigt wird.
Wenn die frühe Phase beim Einschalten des Trocknungssystem beginnt, kann nämlich das Trocknungsystem von einem vorhergehenden
Trocknungsvorgang noch erwärmt sein. Auf die vorgenannte Weise ist es möglich, diesen Störfaktor zu beseitigen.
Einerseits kann das erfindungsgemäße Verfahren dadurch ausgebildet
sein, daß zum Ermitteln des Gradienten die Zeitdauer zwischen zwei festen Temperaturwerten gemessen wird. Dann legt
man diese Temperaturwerte fest und wartet ab, in welcher Zeit diese beiden Werte beim Trocknungsvorgang durchlaufen werden.
3030364 I
TZP SO/213
In einer anderen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird zum Ermitteln des Gradienten die Temperaturänderung zwischen zwei festen Zeitpunkten gemessen. Diese Variante
ist insofern vorteilhaft, weil sich zeitliche Abläufe durch elektronische Schaltungen leicht darstellen lassen.
In besonders vorteilhafter Weise gibt das erfindungsgemäße
Verfahren die Möglichkeit, daß die bis zum errechneten Ende des Trocknungsvorganges verbleibende Zeit angezeigt werden
kann.
Vorteilhafterweise wird dafür bis zum Vorliegen der errechneten
Betriebsdauer eine fiktive Betriebsdauer vorgegeben, die beim Vorliegen der errechneten Betriebsdauer korrigiert wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich vorteilhafterweise
durch eine Einrichtung darstellen, in der zum Errechnen der Betriebsdauer eine Auswerteeinheit und zum Steuern des Trocknungsvorganges
eine Ablaufeinheit vorgesehen sind.
Diese Einrichtung kann beispielsweise so ausgebildet sein, daß die Auswerteeinheit zwei Schwellwertschalter enthält, wie je
einer festen Temperatur zugeordnet und mit einem Temperaturmesser verbunden sowie mit ihrem Ausgang an einen Starteingang
bzw. einen Stoppeingang einer Zeitmeßeinrichtung angeschlossen sind, deren Differenzwertausgang mit einem Rechenwerk verbunden
ist, das aus der Differenz der festen Temperaturen, der Dauer des Trocknungsvorganges zwischen diesen Temperaturen und
dem eingegebenen, einer bestimmten Endrestfeuchte entsprechenden
Wert die Betriebsdauer errechnet und in eine proportionale Größe für den Antrieb der Ablaufeinheit umsetzt. Diese Einrichtung
ist für die Variante des Verfahrens besonders geeignet, bei der zum Ermitteln des Gradienten die Zeitdauer zwischen zwei
festen Temperaturwerten gemessen wird.
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-y-
Sofern die Verfahrensvariante, tiei der zum Ermitteln des
Gradienten die Temperaturänderung zwischen zwei festen Zeitpunkten gemessen wird, gewählt wird, ist eine Einrichtung
nach der Erfindung besonders vorteilhaft, Dei der die Auswerteeinheit eine Zeitmeßeinrichtung mit zwei Triggersignal-Ausgängen und einem Umschaltausgang und zwei Signal-Momentwertspeicher enthält, deren Momentwert-Eingänge mit einem vom Umschaltausgang gesteuerten und an eine Temperaturmeßeinrichtung angeschlossenen Umschalter, deren Triggereingänge mit den Trigger-Ausgängen und deren Ausgänge mit einem Differenzwertbildner verbunden sind, dessen Ausgang mit einem Rechenwerk verbunden ist, das aus dem Differenzwert des Differenzwertbildners, der abgelaufenen Zeit zwischen den beiden Triggersignalen und dem eingegebenen, einer bestimmten Endrestfeuchte entsprechenden
Wert die Betriebsdauer errechnet und in eine proportionale Grosse für den Antrieb der Ablaufeinheit umsetzt.
Gradienten die Temperaturänderung zwischen zwei festen Zeitpunkten gemessen wird, gewählt wird, ist eine Einrichtung
nach der Erfindung besonders vorteilhaft, Dei der die Auswerteeinheit eine Zeitmeßeinrichtung mit zwei Triggersignal-Ausgängen und einem Umschaltausgang und zwei Signal-Momentwertspeicher enthält, deren Momentwert-Eingänge mit einem vom Umschaltausgang gesteuerten und an eine Temperaturmeßeinrichtung angeschlossenen Umschalter, deren Triggereingänge mit den Trigger-Ausgängen und deren Ausgänge mit einem Differenzwertbildner verbunden sind, dessen Ausgang mit einem Rechenwerk verbunden ist, das aus dem Differenzwert des Differenzwertbildners, der abgelaufenen Zeit zwischen den beiden Triggersignalen und dem eingegebenen, einer bestimmten Endrestfeuchte entsprechenden
Wert die Betriebsdauer errechnet und in eine proportionale Grosse für den Antrieb der Ablaufeinheit umsetzt.
Für die Möglichkeit, die bis zum errechneten Ende des Trocknungsvorgang
es verbleibende Zeit anzuzeigen, ist eine Ausbildung der Einrichtung besonders vorteilhaft, bei der ein Zeitmeßwerk
vorgesehen ist, das zu Beginn des Trocknungsvorganges gestartet wird und dessen Ausgang mit einem Eingang eines Differenzwertbildners
verbunden ist, dessen anderer Eingang an
den Ausgang des Rechenwerkes und dessen Ausgang an den Eingang einer Anzeigeeinheit angeschlossen ist.
den Ausgang des Rechenwerkes und dessen Ausgang an den Eingang einer Anzeigeeinheit angeschlossen ist.
Anhand einiger in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen
ist die Erfindung nachstehend näher erläutert. Es
zeigen:
zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild für die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens
,
TZP SO/213
-γ-
Fig. 2 eine genauere Darstellung eines Blockschaltbildes für die Einrichtung mit
Zeitmessung zwischen zwei festen Tempera turwerten,
Fig. 3 ein entsprechendes Blockschaltbild wie
Fig. 2 mit Messung des Temperaturunterschiedes zwischen zwei festen Zeitmarken
und
Fig. k eine Ergänzung der Blockschaltbilder aus
Fig. 2 und 3 für eine Einrichtung zum Anzeigen der noch verbleibenden Zeit.
Das in Fig. 1 dargestellte Blockschaltbild enthält eine Auswerteeinheit
1 mit vier Eingängen für die Eingangsvariablen EV Temperaturgradient Δν*/ Δ t, Übertemperatur gegen die Umgebung
^dl/um, Wäscheart—abhängiges Trockenprogramm W und Restfeuchte
RF. Die Auswerteeinheit 1 folgt einer Funktionsgleichung T=f (EV) ihr errechnetes Ausgangssignal gibt die Auswerteeinheit
an die Ablaufeinheit 2, die aus einem einstellbaren Zeitwerk
bestehen kann. Das Zeitwerk steuert in bekannter Weise die im Trocknungssystem vorhandenen Verbraucher 3 (Antriebsmotor, Heizung
).
Die Auswerteeinheit i in Fig. 2 enthält zwei Schwellwertschalter 10 und 11,die von zwei Temperaturmarken-Generatoren 12 und
13 voreingestellt werden. Ihre Vergleichseingänge sind mit einem Meßwertumformer Ik verbunden, dessen Eingangssignale von
einem Temperaturfühler 31 des Trocknungssystems stammen.
Erreicht die vom Temperaturfühler 31 gemeldete Temperatur die
Temperaturmarke Vl dann schaltet der Schwellwertschalter 10 ein Startsignal L an eine Zeitmeßeinrichtung 15, die zum Zwecke der
Αθ· τζρ so/213
-γ-
Ermittlung der Dauer bis zum Erreichen der Temperatur 2/2 anläuft.
Sobald die vom Temperaturfühler 31 gemeldete Temperatur die Temperaturmarke W2 erreicht, schaltet der Schwellwertschalter
11 ein Stopsignal an die Zeitmeßeinrichtung 15, die dann anhält und den Wert für die gemessene Dauer an einen Quotientenbildner
101 des Rechenwerkes 100 schaltet. Der Quotientenbildner 101 empfängt von einem Differenzwertbildner 16 einen
Wert über die Temperaturdifferenz der beiden Temperaturmarken
2/1 undz?2 und bildet daraus ein Signal für den Temperaturgradienten
AxFIA t. Eine weitere Rechenstufe 102 des Rechenwerkes
100 errechnet aus den Werten Wäscheart W, TemperaturquotientAil·At
und über die Eingabetastatur k und den Meßwertumformer 17 eingegebene
Restfeuchte die Betriebsdauer, deren Wert in einem Meßwertumformer 18 wiederum für die Ablaufeinheit2aufbereitet
wird. Nach Ablauf der vom Rechner 100 errechneten Betriebsdauer setzt die Ablaufeinheit 2 die Verbraucher im Trocknungssystem
entsprechend einem vorbestimmten Programm außer Tätigkeit. Im allgemeinen wird dabei zunächst die Heizung 32 und nach einer
gewissen Abkühlzeit der Antriebsmotor 33 von der Netzspannung abgeschaltet.
Die in Fig. 3 dargestellte Auswerteeinheit 5 enthält eine Zeitmeßeinrichtung
50 mit zwei interngeschalteten Zeitmarken. Die Zeitmeßeinrichtung 50 hat zwei Triggersignal-Ausgänge 501 und
502 die beim Erreichen der jeweils zugeordneten Zeitmarke ein Triggersignal an den zugeordneten Momentwertspeicher 51 bzw.
führt. Die beiden Signal-Momentwertspeicher 51 und 52 können in bei elektronischen Schaltungen üblichen sogenannten Sample-and-Hold-Schaltungen
bestehen. Die Zeitmeßeinrichtung 50 hat außerdem einen Umschaltausgang, an den ein Umschalter 53 angeschlossen
ist. Der Umschalter ist über einen Meßwertumformer 5^mLt
dem Temperaturfühler 31 des Trocknungssystem 3 verbunden und
seine beiden Ausgänge sind an die Momentwert-Eingänge der Momentwertspeicher 51 und 52 geschaltet.
— 8 —
ΛΛ· TZP 80/213
- ψ'
Sobald die Zeitmeßeinrichtung 50 die jeweils eine Zeitmarke
erreicht, schaltet sie den Umschalter 53 entweder auf seinen linken Ausgang zum Momentwertspeicher 51 oder (bei der zweiten
Zeitmarke) auf seinen rechten Ausgang zum Momentwertspeicher 52. Gerade in diesem Augenblick wird der zutreffende Momentwertspeicher
51 von der Zeitmeßeinrichtung 50 getriggert,
so daß der im Trocknungssystem vom Temperaturfühler 31 gerade
aufgenommene Temperaturwert als Momentwert im Momentwertspeicher gespeichert wird. Dieser Momentwert steht dann jeweils
am Ausgang des betreffenden Momentwertspeichers 5I bzw. 52 und
beaufschlagt einen Differenzwertbildner 55, der sein Ausgangssignal
dann an den Quotientenbildner 5OI des Rechners 500 abgibt, wenn vom Momentwertspeicher 52 der zweite Temperaturwert
abgegeben wird.
Der Quotientenbildner und die andere Rechenstufe 502 des Rechenwerkes
500 arbeiten in ähnlicher Weise wie die entsprechenden Schaltstufen in der Fig. 2. Der Quotientenbildner 501 erhält
andererseits ein Signal über den zeitlichen Abstand der beiden Zeitmarken in der Zeitmeßeinrichtung 50. Auch die Eingabe des
Wertes für die Restfeuchte über die Tastatur k und den Meßwertumformer
56 gleicht der entsprechenden Einrichtung in Fig. 2.
Der Meßwertumformer 57 bereitet das die vom Rechenwerk 500 errechnete
Betriebsdauer enthaltende Signal für die Ablaufeinheit 2 auf, die dann ebenso arbeitet wie beim Beispiel der
Fig. 2.
Eine vorteilhafte Einrichtung zum Ermöglichen der Anzeige der restlichen Betriebsdauer' ist in Fig. k dargestellt. Das Zeitmeßwerk
6 kann eines der bereits in der Steuerschaltung enthaltenen Zeitmeßwerke sein, sofern dieses zu Beginn des Trocknungsvorganges
gestartet wird, damit die insgesamt abgelaufene Zeit seit Starten des Trocknungsvorganges gemessen werden kann.
^' TZP 80/213
-r-
Der Ausgang des Zeitmeßwerkes 6 ist an einen Eingang eines Differenzwertbildners 7 geschaltet, dessen anderer Eingang
mit dem Ausgang des Rechenwerkes 100 oder 500 verbunden ist. Der Differenzwertbildner kann beispielsweise zu bestimmten
Taktzeiten fortlaufend die Differenz zwischen der abgelaufenen Betriebszeit und der vom Rechenwerk errechneten Betriebsdauer
bilden und über seinen Ausgang einer Anzeigeeinheit 6 zuführen. Die Anzeigeeinheit 8 kann in der Bedienungsblende des zugehörigen
Gerätes angeordnet sein und zeigt der Bedienungsperson die noch zu erwartende Dauer des laufenden Trocknungsprozesses an.
Alle in den Ausführungsbeipielen verwendeten Blockschaltbilder sind in der Elektronik geläufige Schaltungen, deren einzelne
Darstellungen sich daher erübrigen. Andere Ausführungsformen,
die dem erfindungsgemäßen Verfahren dienen, sind durch die Darstellungen
nicht ausgeschlossen.
- 10 -
Claims (12)
1. Verfahren zum automatischen Steuern des Trocknungsvorganges
in einem Wäschetrocknungssystem "bis zum Erreichen eines gewünschten Trockengrades, dadurch
gekennzeichnet , daß während einer frühen Phase des Trocknungsvorganges der Gradient (AlP/Λ t) der
ansteigenden Temperatur (l/1) im Trocknungssystem (3) ermittelt
wird und daraus sowie aus systembedingten Festdaten, der eingeführten Wäschearx (W) und dem gewünschten Trocknungsgrad
(RF) die erforderliche Betriebsdauer für Heizung
(32) und Antrieb (33) des Trocknungssystem (3) errechnet und einem Steuergerät (2) vorgegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die frühe Phase beim Einschalten des Trocknungssystem (3) beginnt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die frühe Phase beim Erreichen einer Mindesttemperatur beginnt,
nachdem das Trocknungssystem (3) und die zu trocknende Wäsche etwa gleiche Temperatur haben.
k. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum
Ermitteln des Gradienten (Av'/At) die vor Beginn des Trocknungsvorgang
vorliegende Temperaturdifferenz (Avrum) zwischen
Trocknungssystem (3) und Umgebungsluft berücksichtigt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet,
daß zum Ermitteln des Gradienten (Al/'/Λ t) die Zeitdauer
zwischen zwei festen Temperaturwerten (if 1,2/2) gemessen
wird.
- 11 -
TZP SO/213
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß zum Ermitteln des Gradienten (4νΊ A~t) die
Temperaturänderung (Av1) zwischen zwei festen Zeitpunkten
gemessen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die bis zum errechneten Ende des Trocknungsvorganges verbleibende Zeit angezeigt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß bis zum Vorliegen der errechneten Betriebsdauer eine fiktive Betriebsdauer vorgegeben wird, die beim
Vorliegen der errechneten Betriebsdauer korrigiert wird.
9. Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Errechnen
der Betriebsdauer eine Auswerteeinheit (l) und zum Steuern des Trocknungsvorganges eine Ablaufeinheit (2) vorgesehen
sind.
10. Einrichtung nach Anspruch 9 zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit
(i) zwei Schwellwertschalter (lO,ll) enthält, die je einer festen Temperatur ($i,i/2) zugeordnet und mit einem
Temperaturmesser (31) verbunden sowie mit ihrem Ausgang an einen Starteingang (L) bzw. einen Stopeingang (θ) einer
Zeitmeßeinrichtung (15) angeschlossen sind, deren Differenzwertausgang
mit einem Rechenwerk (lOO) verbunden ist, das aus der Differenz (Air) der festen Temperaturen (i^ 1,1/2),
der Dauer (^Jt) des Trocknungsvorganges zwischen diesen Temperaturen
und dem eingegebenen, einer bestimmten Endrestfeuchte (RF) entsprechenden Wert die Betriebsdauer errechnet und
in eine proportionale Größe für den Antrieb der Ablaufeinheit (2) umsetzt.
- 12 -
TZP SO/213 - ψ-
11. Einrichtung nach Anspruch 9 zum Durchführen des Verfahrens
nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (5) eine Zeitmeßeinrichtung (50) mit
zwei Triggersignal-Ausgängen (501,502) und einem Umschaltausgang und zwei Signal-Momentwertspeicher (51,52) enthält,
deren Momentwert-Eingänge mit einem vom Umschaltausgang gesteuerten und an eine Temperaturmeßeinrichtung (5l)
angeschlossenen Umschalter (53)» deren Triggereingänge mit
den Triggersignal-Ausgängen (501,502) und deren Ausgänge mit einem Differenzwertt»ildner (55) verbunden sind, dessen
Ausgang mit einem Rechenwerk (500) verbunden ist, das aus dem Differenzwert (^dl^ ) des DifferenzwertMldners (55),
der abgelaufenen Zeit (Λ t) zwischen den beiden Triggersignalen
und dem eingegebenen, einer bestimmten Endrestfeuchte (RF) entsprechenden Wert die Betriebsdauer errechnet
und in eine proportionale Größe für den Antrieb der Ablaufeinheit (2) umsetzt.
12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Zeitnießwerk (6) vorgesehen ist, das zu Beginn des
Trocknungsvorganges gestartet wird und dessen Ausgang mit einem Eingang eines Differenzwertbildners (7) verbunden ist,
dessen anderen Eingang an den Ausgang des Rechenwerkes (100,
500) und dessen Ausgang an den Eingang einer Anzeigeeinheit (8) angeschlossen ist.
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