DE69700960T2 - Verriegelungsvorrichtung für einen steckverbinder - Google Patents
Verriegelungsvorrichtung für einen steckverbinderInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verriegelungseinrichtung für einen Verbinder zum Zusammenwirken mit einer Ausnehmung eines Elements, mit dem der Verbinder verbunden werden soll, wobei die Verriegelungseinrichtung aus einem federnden elastischen Material gebildet ist und zwei Schenkel umfaßt, die aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind, wobei wenigstens einer der Schenkel an dem Ende, welches dem Verbinder gegenüberliegt, auf dessen von dem anderen Schenkel abgekehrten Seite, eine vorstehende Einhakung, eine Einrichtung mit einer Einfügungsoberfläche und einer Verriegelungsoberfläche aufweist, wobei die Oberflächen angeordnet sind, um mit Einfügungsoberflächen und Verriegelungsoberflächen innerhalb der Ausnehmung zusammenzuwirken.
- Die voranstehend angegebenen Verriegelungseinrichtungen werden für verschiedene Typen von elektrischen Verbindern verwendet, die Verbinderelemente aufweisen, die mit einer Feder vorgespannt sind, z. B. für Mobiltelefongeräte. Die Verriegelungseinrichtung sollte eine kleine Verbindungs- und Trennungskraft erfordern, damit derartige Verbinder schnell und einfach verbunden und getrennt werden können. Auf die Verbinder wird oft von ausserhalb der Vorrichtung zugegriffen und die Verbinder müssen andererseits deshalb auch eine ausreichend große äußere Trennkraft fordern, um eine unbeabsichtigte Trennung aufgrund eines mechanischen Einflusses wegen Stössen und Anschlägen zu verhindern. Ferner besteht eine Anforderung dahingehend, dass der Verbinder in einer verbundenen Position verriegelt wird und nicht von den Betriebsbedingungen beeinflusst wird. In einem mobilen Gerät dürfen die Verbinder nicht von den Vibrationen beeinflusst werden, die während den schlechtesten möglichen Betriebsbedingungen, bei denen die Vorrichtung betrieben werden soll, auftreten könnten.
- Die EP-A-0 622 869 offenbart einen Verbinder, der einen elektrischen weiblichen Verbinder, der innerhalb einer Fahrzeugkarosserie angebracht ist, und einen männlichen Verbinder umfasst. Beide Verbinder umfassen röhrenförmige Gehäuseabschnitte, die einen Anzahl von Terminals umgeben. Innerhalb des weiblichen Verbinders ist ein Lochelement mit einem tiefen Loch vorgesehen, um eine Federplatte, die mit dem männlichen Verbinder versehen ist, aufzunehmen, wobei die Federplatte eine äussere Form entsprechend der Form des tiefen Lochs innerhalb des weiblichen Verbinders aufweist. Die Federplatte umfasst zwei Schenkel, die jeweils innerhalb des männlichen Verbinders eingepasst sind. Aus den Einpassungen sind die Schenkel im wesentlichen parallel und auf der Mitte weist die Federplatte einen eingeengten Abschnitt auf und danach werden die Schenkel wiederum aufeinander zugerichtet, wobei sie sich in einem vorderen Ende, das die Form eines Rhombus aufweist, treffen. Diese Verbindung zwischen den Schenkeln weist die Funktion eines Gelenks auf, um die Kompression der Schenkel zu unterstützen, wenn die Federplatte in das Loch eingefügt wird. Der Zweck des Verbinders besteht darin, eine feste Verbindung zwischen dem weiblichen und männlichen Verbinder zu erreichen, um einen elektrischen Kontakt so aufrecht zu erhalten, dass Zustände mit einem unvollständigen Kontakt vermieden werden. Gemäß der EP-A-0 622 869 wird dies durch die Federplatte erreicht, die zum erreichen eines elektrischen Kontakts an einem eingeengten Abschnitt innerhalb des Lochs, der der Einengung der Federplatte entspricht, vorbeigehen muß, wobei die Federplatte danach automatisch an Ort und Stelle gebracht wird. Wenn die Federplatte einerseits nicht ausreichend weit eingefügt ist, wird sie von dem Loch herausgedrückt und ein elektrischer Kontakt wird unterbrochen. Eine Trennung des Verbinders darf nur durch eine Zugkraft erreicht werden.
- Als Folge einer fortwährenden Anstrenung zur Miniaturisierung und zur Erhöhung der Anzahl von mit einer Kraft vorgespannten Verbinderelementen innerhalb jedes Verbinders, z. B. für eine parallele Übertragung von Daten, werden höhere Anforderungen an diese Verbinder gestellt und deshalb können die bekannten Konstruktionen nicht miniaturisiert werden, während die gewünschten Eigenschaften aufrecht erhalten werden, und zwar trotz besserer Materialien. Es ist weiter ein Wunsch, daß der Verbinder leicht getrennt werden kann und eine derartige Konstruktion aufweist, daß er ein bestimmtes Drehmoment aushalten kann, um eine Trennung weiter zu erleichtern.
- Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht weiter darin, eine Verriegelungseinrichtung für einen Verbinder angesichts der voranstehend beschriebenen Probleme und Anforderungen zu entwickeln, wodurch die Größe des Verbinders beträchtlich verringert wird, ohne die Fehlereigenschaften und die Handhabbarkeit oder die Funktionssicherheit zu verlieren.
- Überdies zielt die Erfindung darauf ab, eine Verriegelungseinrichtung für einen Verbinder zu erreichen, der leicht mit der Verriegelungseinrichtung verbunden werden kann, die als eine Führung zur Verbindung dient, und die leicht durch eine Zugkraft und/oder eine Niveauaktion getrennt werden kann, wobei sie gleichzeitig nicht von den Betriebsbedingungen in der verbundenen Position beeinflußt wird. Dieser Zweck wird durch eine Verriegelungseinrichtung für einen Verbinder, der mit einer Ausnehmung eines Elements zusammenwirkt, mit dem der Verbinder verbunden werden soll, erzielt. Die Verriegelungseinrichtung ist aus einem federnden elastischen Material gebildet und umfasst zwei Schenkel, die aufeinander zu und voneinander wegbewegbar sind, wobei wenigstens einer der Schenkel eine vorstehende Einhakungseinrichtung aufweist. Die Schenkel verjüngen sich in Richtung auf das Ende, das dem Verbinder gegenüberliegt, und gegen über in federnde Abschnitte, die im wesentlichen eine gleichförmige Dicke aufweisen, dünnere Wände als die Schenkel aufweisen und aufeinander zu vorstehen, wobei die federnden Abschnitte durch einen Verbindungsabschnitt verbunden sind. An den Enden, die auf den Verbinder zugekehrt sind, bilden die Schenkel einen funktionell gemeinsamen Basisabschnitt.
- Aufgrund der federnden Abschnitte und des Verbindungsabschnitts mit einer im wesentlichen dünneren Konstruktion als die federnden Schenkel kann ein großer Teil der Federfunktion von den Schenkeln an die viel effizienteren Federabschnitte benachbart zu der Einhakungseinrichtung transferiert werden.
- Die Erfindung wird nachstehend weiter beschrieben, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen die Figuren zeigen:
- Fig. 1 eine perspektifische Ansicht einer Verriegelungseinrichtung für einen Verbinder;
- Fig. 2A-C Seitenaufrisse einer Verriegelungseinrichtung gemäss Fig. 1 an verschiedenen Positionen während einer Verbindungsprozedur;
- Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Zweipol-Verbinders mit einer Verriegelungseinrichtung;
- Fig. 4A und B Seitenaufrisse teilweise im Querschnitt eines Mobiltelefons, das an zwei Stellen einer Verbindung innerhalb eines Halters für das Telefon fixiert ist;
- Fig. 5 eine Endansicht eines mobilen Telefons zusammen mit Seitenaufrissen von verschiedenen Typen von begleiteten Verbindern, die mit Verriegelungseinrichtungen gemäß der Erfindung versehen sind;
- Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform einer Verriegelungseinrichtung;
- Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer anderen alternativ modifizierten Verriegelungseinheit; und
- Fig. 8 eine perspektivische Ansicht einer weiteren alternativ modifizierten Verriegelungseinheit.
- Eine Verriegelungseinheit 10 in Fig. 1 für einen elektrischen Verbinder umfasst zwei Schenkel 11, 12, die an ihren hinteren Ende über einen gemeinsamen Basisabschnitt 13 verbunden sind, der an einen Verbinder befestigt werden soll. Wegen Gründen der Herstellung kann der Basisabschnitt 13 aufgeteilt sein, wobei die Teile des Basisabschnitts dann eine derartige Form aufweisen, daß sie funktional nur als ein Teil wirken; siehe Fig. 7. Die Schenkel 11, 12 sind schwenkbar aufeinander zu und voneinander weg bewegbar, und um eine ausreichend große Kompression oder Winkelbewegung der Schenkel 11, 12 in die Richtung aufeinander zu zu ermöglichen, sind die Schenkel in einer Richtung von dem Basisabschnitt weg verjüngt und die ebenen inneren Oberflächen 14, 15 der Schenkel bilden einen Winkel miteinander, wenn die Verriegelungseinrichtung sich in einem nicht belasteten Zustand befindet.
- An dem Ende der Verriegelungseinrichtung 10, das dem Basisabschnitt 13 gegenüberliegt, gehen die zwei Schenkel 11, 12 über in federnde Abschnitte 18', die im wesentlichen eine gleichmäßige Dicke aufweisen, dünnere Wände als die Schenkel aufweisen, sich in Richtung aufeinander zu erstrecken und über einen Verbindungsabschnitt 18 verbunden sind. Die Form der Abschnitte 18' zusammen mit dem Verbindungsabschnitt 18 kann ein Bogen sein, d. h. fast halbkreisförmig, kann eine weichere ellyptische Form oder einen planareren Verbindungsabschnitt 18 mit größerem Radius und Abschnitten 18', die in die Schenkel 11, 12 mit einem kleineren Radius übergehen, wobei eine abgestumpfte Form gebildet wird, sein. Auch andere Formen der Abschnitte 18 und 18' sind möglich, wie nachstehend weiter beschrieben wird. Die federnden Abschnitte 18' stehen in Verbindung mit den Schenkeln 11, 12 unter der Bildung der Einhakungseinrichtung 19, 20, die jeweils eine Verriegelungsoberfächen 20, 21, 22 aufweist, die auf den Basisabschnitt 13 gerichtet ist, wobei die Verriegelungsoberfläche durch das Ende des federnden Abschnitts 18 an seiner Verbindung mit dem Schenkel 11, 12 und durch eine Einfügungsoberfläche 23, 24 in der Einfügungsrichtung, gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Pfeil, gebildet wird. Da die federnden Abschnitte 18' und der Verbindungsabschnitt 18 im wesentlichen dünner als die federnden Schenkel 11, 12 ausgeformt sind, kann ein großer Teil der Federungsfähigkeit von den Schenkeln 11, 12 an die beträchtlich effizienteren Abschnitte 18 und 18' angrenzend an die Einhakungseinrichtung 19, 20 bewegt werden. Die Größe der Verriegelungseinrichtung 10 und deshalb der Materialverbrauch kann beträchtlich verkleinert werden, ohne daß die Federungseigenschaften verschlechtert werden. Die Länge des Teils der Verriegelungseinheit 10, der ausserhalb eines Verbinders freigelegt ist, beträgt zwischen 3 und 25 mm, vorzugsweise < 10mm.
- Es ist beabsichtigt, daß die Verriegelungseinrichtung 10 der männliche Abschnitt in einem im wesentlichen torsionsmässigen festen Steckkontakt eines Verbinders ist. In Fig. 2 ist der weibliche Abschnitt des Verbinders gezeigt, der eine Ausnehmung 25 ist, die eine rechteckförmige Öffnung mit planaren, im wesentlichen parallelen Einfügungsoberflächen oder Seitenwänden 26, 27 und interne Winkelverriegelungsoberflächen 28, 29 aufweist. Die Einfügungsoberflächen 23, 24, die in der Einfügungsrichtung gerichtet sind, erleichtern die Einfügung der Verriegelungseinrichtung 10 in die Ausnehmung 25. Somit bewirken die Abschnitte 18 und 18', daß die Verriegelungseinrichtung 10 in Richtung auf die Ausnehmung 25 selbst zentrierend ist und deshalb einen größeren Abweichungsgrad bei der Einfügung der Verriegelungseinrichtung 10 in die Ausnehmung 25 zulässt.
- Ein Winkel α zwischen jeder Verriegelungsoberfläche 21, 22 der Verriegelungseinrichtung 10 und einer Ebene senkrecht zu der longitudinalen Achse der Verriegelungseinrichtung 10 kann in Abhängigkeit von der gewünschten Verriegelungskraft verändert werden. Ein kleiner Winkel α stellt eine große Verriegelungskraft der Verriegelungseinrichtung 10 bereit, während ein großer Winkel α eine kleine Verriegelungskraft bereitstellt. Ein Winkel α von ungefähr 30º ist bevorzugt, aber größere oder kleinere Winkel sind ebenfalls möglich. Zum Beispiel beinhaltet ein Winkel α < 0º, dass die Einhakungseinrichtung 19, 20 eine irreversible Verriegelung bereitstellt, da sie in der Form eines Widerhakens ist, und ein Winkel von α > 90º impliziert, daß die Enden des Bogens 18 direkt in die zwei Schenkel 11, 12 übergehen, ohne irgendeine Einhakungseinrichtung 19, 20 zu bilden, siehe Fig. 6. Der Winkel α kann natürlich bei den verschiedenen Einhakungseinrichtungen unterschiedlich sein. Die Verriegelungsoberflächen 28, 29 innerhalb der Ausnehmung 25 mit einem Winkel β zwischen jeder Verriegelungsoberfläche 28 oder 29 und einer Ebene senkrecht zu der Einfügungsrichtung innerhalb der Ausnehmung weisen nicht notwendigerweise Winkel β mit zueinander der gleichen Größe auf.
- Fig. 3 zeigt, daß die Verriegelungseinrichtung 10, die an einem Verbinder 30 vorgesehen ist, an den Abschnitten 18 und 18' eine asymmetrische äussere Form oder eine sogenannte Schlüssenform aufweisen kann, um eine Einfügung in der falschen Position in die Ausnehmung 25, die entsprechend asymmetrisch profiliert ist, siehe Fig. 5, zu verhindern. Die asymmetrische Profilierung wird z. B. durch eine im wesentlichen rechtwinklige Ausnehmung 31 in der Verriegelungseinrichtung 10 erreicht, wobei sich die Ausnehmung 31 wenigstens über den Teil der Verriegelungseinrichtung, der ausserhalb des Verbinders 30 freigelegt ist, erstreckt. In der gleichen Weise wird eine Schlüsselform in der Ausnehmung 25 z. B. durch einen Schnitt in einer Ecke 32, siehe Fig. 5, gebildet.
- Der Verbindungsabschnitt 18 ist in den Fig. 1-6 mit einer gleichmässigen Dicke gezeigt, kann aber gemäß Fig. 7 entlang der longitudinalen Achse der Verriegelungseinrichtung eine Zunge 33 aufweisen, die in Richtung auf den Basisabschnitt 13 hin gerichtet ist. Wenn die Ausnehmung 31 sich auch über die Zunge 33 erstreckt, kann eine effizientere Schlüsselform erzielt werden. Die Zunge 33 kann auch gemäß Fig. 8 ausgeformt sein, bei der die Zunge 33 nicht fest ist, sondern dadurch gebildet ist, daß der Verbindungsabschnitt 18, der in diesem Fall eine Dicke aufweist, die im wesentlichen der Dicke der Abschnitte 18' entspricht, eine gekrümmte, tropfenartige Form aufweist. Wegen der Zunge 33 kann eine widerstandsfähigere Verriegelungseinrichtung erzielt werden und die Ausführungsform gemäß Fig. 8 verhindert z. B. ein Zusammenfallen des Verbindungsabschnitts, wenn die Verriegelungseinrichtung mit einem Winkel in die Ausnehmung 31 eingefügt wird, da der Verbindungsabschnitt 18 verlängert ist und die Spannungen innerhalb des Materials bei einer externen mechanischen Spannung dann verkleinert werden.
- Der Verbinder 30, der eine Verriegelungseinrichtung gemäß der Erfindung umfaßt, kann gut innerhalb von Gebieten verwendet werden, bei denen eine Verriegelung mit kleinen Dimensionen und eine große Verriegelungskraft gleichzeitig benötigt wird, wenn der Verbinder durch einen Hebelvorgang leicht getrennt werden sollte.
- Fig. 4A zeigt einen Verbinder 30, der in einem Telefonhalter 34 in einem Fahrzeug, das eine Verriegelungseinrichtung aufweist, befestigt ist. Ein Telefon 35 kann dann von dem Halter 34 durch einen Hebelvorgang in der Richtung des Pfeils um einen Wirkungspunkt 36 zwischen dem Telefon 35 und dem festen Halter 34 getrennt und entfernt werden. Wie voranstehend beschrieben, kann die Einhakungseinrichtung 19, 20 der Verriegelungseinrichtung 10, siehe Fig. 2, Winkel α mit zueinander verschiedenen Größen aufweisen, und insbesondere dann, wenn die Verriegelungseinrichtung 10 mit Hilfe eines Hebelvorgangs getrennt wird, kann es vorteilhaft sein, wenn die Einhakungseinrichtung 19 oder 20, die am nächsten zu dem Hebelgelenk ist, einen kleineren Winkel α als der Winkel α für die Einhakungseinrichtung 19 oder 20, die weiter weg von dem Hebelgelenk ist, aufweist, so daß die Verriegelungseinrichtung 10 dann eine kleinere Trennkraft erfordert.
- In Fällen, bei denen eine große Anzahl von Verbindungen und Trennverbindungen benötigt werden, ohne daß die Verriegelungscharakteristiken verschlechtert werden, kann eine Verriegelungseinrichtung 10 mit einer kleinen Verriegelungskraft in einem Verbinder 30 verwendet werden, siehe Fig. 4B. Diese Verriegelungseinrichtung 10, die in einem Verbinder 30 vorgesehen sein kann, der an der Rückseite des Telefons 35 verbunden sein kann und an dem Halter 34 angebracht wird, z. B. für eine externe Antenne, wird durch eine einfache Zugkraft ohne einen Hebelvorgang getrennt. Die Verriegelungseinrichtung 10 kann auch mit verschiedenen Typen von Aufhängungsanwendungen verwendet werden.
- Durch die kombinierte Anordnung in der Fig. 4A und 4B kann das Telefon 35 sicher mechanisch und elektrisch an zwei verschiedenen Stellen in dem Halter 34 gesichert werden, mit im wesentlichen nur einem Betriebsvorgang. Eine getrennte Verriegelung muß nicht an dieser Trennstelle entfernt werden, was dadurch erzielt wird, daß der Benutzer einfach das Telefon 35 oben ergreift und dieses auf sich selbst zu zieht, wobei die Verriegelungseinrichtung 10 in Fig. 4B zunächst durch eine Zugkraft entfernt wird und wobei die Verriegelungseinrichtung 10, in Fig. 4A, dann von einem Hebelvorgang entfernt wird.
- Wenn der Verbinder 30 nicht in einem festen Halter 32 vorgesehen ist, sondern anstelle davon ein freier Verbinder ist, beispielsweise ein Vollfunktionsverbinder 30, der in Fig. 5 gezeigt ist, und der für eine Datenübertragung, einen Audioverbinder 30 oder einen Batterieladekontakt 30 vorgesehen ist, kann er natürlich in einer entsprechenden Weise durch eine Hebelwirkung von dem Wirkungspunkt der Verriegelungseinrichtung 10 in der Ausnehmung 25 des Telefons 35 entfernt werden.
- Die Verriegelungseinrichtung ist in geeigneter Weise aus einem festen oder halbfesten elastischen Polymermaterial gebildet, z. B. aus Acetalamid wie beispielsweise Nylon, etc., aber auch Metall kann verwendet werden. Wichtige Merkmale des Materials sind unter anderem eine hohe Stärke und Festigkeit, gute Abrieb- und Reibungseigenschaften, ein guter Temperaturwiderstand und eine hohe dimensionsmäßige Stabilität. Der Typ des verwendeten Materials hängt von dem Gebiet der Anwendung, den äußeren Bedingungen, den Umgebungsanforderungen, etc. Ab.
Claims (10)
1. Verriegelungseinrichtung für einen Verbinder (30) zum
Zusammenwirken mit einer Ausnehmung (25) eines Elements,
mit dem der Verbinder (30) verbunden werden soll, wobei
die Verriegelungseinrichtung (10) aus einem federnden
elastischen Material gebildet ist und zwei Schenkel (11,
12) umfasst, die aufeinander zu und voneinander weg
bewegbar sind, wobei wenigstens einer der Schenkel (11,
12) an dem Ende, das dem Verbinder gegenüberliegt, auf
seiner Seite, die von dem anderen Schenkel (11, 12)
weggerichtet ist, eine vorstehende Einhakungseinrichtung
(19, 20) mit einer Einfügungsoberfläche (23, 24) und
einer Verriegelungsoberfläche (21, 22) aufzeigt, wobei
die Oberflächen angeordnet sind, um mit
Einfügungsoberflächen (26, 27) und
Verriegelungsoberflächen (28, 29) innerhalb der
Ausnehmung (25) zusammenzuwirken,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Schenkel (11, 12) in der Richtung auf das Ende, das
dem Verbinder (30) gegenüberliegt, verjüngt sind und in
federnde Abschnitte (18') übergehen, die im wesentlichen
eine gleichmäßige Dicke aufweisen, dünnere Wände als die
Schenkel aufweisen und bei der Bildung der
Einhakungseinrichtung (19, 20) aufeinander zugekehrt
sind, so daß die federnden Abschnitte (18') über einen
Verbindungsabschnitt. (18) verbunden sind, und daß die
Schenkel (11, 12) einen funktional gemeinsamen
Basisabschnitt (13) an den Enden, die auf den Verbinder
gerichtet sind, bilden.
2. Verriegelungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Verbindungsabschnitt (18) einen Bogen zusammen mit
dem federnden Abschnitten (18') bildet.
3. Verriegelungseinrichtung nach Anpruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Verbindungsabschnitt (18) eine gleichmäßige Dicke
aufweist.
4. Verriegelungseinrichtung nach irgendeinem der Ansprüche
1-3,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Verbindungsabschnitt (18) eine Zunge (33) aufweist,
die entlang der longitudinalen Achse der
Verriegelungseinrichtung (10) in Richtung auf den
Basisabschnitt (13) hin gerichtet ist.
5. Verriegelungseinrichtung nach irgendeinem der Ansprüche
1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Winkel (α) zwischen der Verriegelungsoberfläche (21,
22) der Einhakungseinrichtung und einer Ebene, die
senkrecht zu der longitudinalen Achse der
Verriegelungseinrichtung ist, 0-90º, vorzugsweise
ungefähr 30º ist.
6. Verriegelungseinrichtung nach irgendeinem der Ansprüche
1-5,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verriegelungseinrichtung (10) eine Ausnehmung (31)
entlang wenigstens eines Teils seiner Länge aufweist, um
eine Schlüsselfunktion zu erzielen.
7. Verriegelungseinrichtung nach irgendeinem der Ansprüche
1-6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Länge des Teils der Verriegelungseinrichtung (10),
die ausserhalb des Verbinders (30) freigelegt ist,
zwischen 3 und 25 mm, vorzugsweise < 10 mm ist.
8. Verriegelungseinrichtung nach irgendeinem der Ansprüche
1-7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verriegelungseinrichtung (10) aus einem
Polymermaterial gebildet ist, vorzugsweise aus Polyamid
oder Acetal.
9. Verriegelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verriegelungseinrichtung (10) aus Metall gebildet
ist.
10. Verbinder (30), umfassend eine oder mehrere
Verriegelungseinrichtungen (10) gemäß irgendeinem der
Ansprüche 1-9.
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