EP0081073A1 - Strahlheizkörper zur Beheizung von Koch- oder Wärmeflächen - Google Patents

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EP0081073A1
EP0081073A1 EP82109730A EP82109730A EP0081073A1 EP 0081073 A1 EP0081073 A1 EP 0081073A1 EP 82109730 A EP82109730 A EP 82109730A EP 82109730 A EP82109730 A EP 82109730A EP 0081073 A1 EP0081073 A1 EP 0081073A1
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heating
radiant heater
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insulation
cooking
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Gerhard Gössler
Eugen Wilde
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EGO Elektro Gerate Blanc und Fischer GmbH
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    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0202—Switches
    • H05B1/0216—Switches actuated by the expansion of a solid element, e.g. wire or rod
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
    • H05B3/74—Non-metallic plates, e.g. vitroceramic, ceramic or glassceramic hobs, also including power or control circuits
    • H05B3/748—Resistive heating elements, i.e. heating elements exposed to the air, e.g. coil wire heater
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2213/00—Aspects relating both to resistive heating and to induction heating, covered by H05B3/00 and H05B6/00
    • H05B2213/04—Heating plates with overheat protection means
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B2213/00—Aspects relating both to resistive heating and to induction heating, covered by H05B3/00 and H05B6/00
    • H05B2213/07—Heating plates with temperature control means

Definitions

  • the invention relates to an electric radiant heater for heating cooking or heating surfaces, in particular glass ceramic plates, with a support shell and a thermal and / or electrical insulation arranged therein and a heating element arranged thereon at a distance from the cooking or heating surface, and with a temperature sensor protruding at least partially beyond the heating element.
  • Such radiant heaters have become known from DE-OS 28 39 161 and 29 43 477 and DE-GM 81 03 514.
  • the temperature sensors belong to temperature regulators or limiters or displays for the hot state of the cooking or heating surface or combinations thereof.
  • the overall height is limited, on the one hand, by the fact that a reduction in the insulation height increases the temperatures on the underside of the carrier shell and the loss of energy, on the other hand, a certain minimum distance between the radiant heaters and the cooking or heating surfaces must be maintained and also the arrangement of a temperature sensor between the heating element and Glass ceramic plate increases this distance even further, since the thickness of the temperature sensor, including the necessary distances to the cooking and heating surfaces or the heating spirals, is greater than the minimum distance mentioned.
  • the object of the invention is to provide a radiant heater which can be produced with a low overall height despite good insulation and sufficient electrical safety.
  • This object is achieved according to the invention in that in the area under the temperature sensor the distance of the heating element from the cooking or Thermal area is enlarged.
  • the heating elements can bring the heating elements to a distance from the glass ceramic plate in the area which takes up the vast majority of the entire heating surface and is not covered by the temperature sensor, which distance proves to be ideal in terms of heat technology and sufficient in terms of electrical safety.
  • the distance is increased only in the area covered by the temperature sensor, for example in that the heating element in this temperature sensor area runs in a trough-shaped recessed section of the insulation.
  • the recessed section should have an arcuate, in particular circular arc limited cross section, i.e. be lowered in a gentle curve, on the one hand to get by without additional fastenings during production and on the other hand not to impair the durability of the heating elements due to sharp kinks.
  • the lowered area can be a lot wider than the temperature sensor itself. It has been shown that the desired heat transfer to the cooking or heating surface is not significantly impaired and the weakening of the insulation towards the underside is also not significantly worsened, among other things because of this Area makes up only a small fraction of the total area.
  • the maintenance of good insulation is further promoted by the fact that the recessed section is provided with a multilayer insulation in the upper layer, which is usually somewhat mechanically stronger, but not as thermally insulating as the insulating layer arranged below, which remains unaffected.
  • the amount of the increase in the distance ie the lowering of the heating elements under the temperature sensor, depends on the respective circumstances. In many cases, a relatively small reduction is sufficient to reconcile the requirement for a certain height with that of electrical safety and thermal requirements.
  • the recess could also be the same size as the thickness of the temperature sensor plus its distances from the cooking and heating surfaces and the heating spirals minus the minimum distance between the heating spiral and the cooking and heating surface given by the high-voltage safety. In this case there would be the same distances between all the components involved.
  • the effect of the temperature sensor i.e. surprisingly, its thermal coupling to the heated plate, on the one hand, and the temperature of the heating elements, on the other hand, do not suffer from the measure of the invention.
  • a very precise and quick response is achieved, which may be due to the somewhat larger enclosure of the temperature sensor by the heating elements.
  • the distance of the temperature sensor from the heating elements and the underside of the heated plate can be dimensioned so that the desired controller character is optimally achieved.
  • a radiant heater 11 has a flat, bowl-shaped carrier shell 12, in which a two-layer insulation 13 is arranged.
  • the insulation consists of an inner, also bowl-shaped insulating layer 14 with an edge 16 which extends within the edge 15 of the carrier shell 12 and protrudes slightly above it, and a bottom portion 17 which, like the entire radiant heater, is circular.
  • Under the insulating layer 14 is an insulating layer 18, which consists of a mechanically somewhat less solid material than the insulating layer 14, but has an even better thermal insulating ability.
  • a sleeve 22 is provided in the area of the free end of the temperature sensor.
  • the housing 21 lies outside the carrier shell and the temperature sensor 20 projects through cutouts 23 in the edge 16 of the insulating layer 14.
  • heating elements 25 formed as open wire helices made of resistance wire are inserted.
  • a heating element is arranged in the form of a double spiral, so that both connection ends lie in the outer area of the total heating surface and lead to a connection piece 26 with the temperature controller 19 switched on.
  • the radiant heater 11 is arranged below a cooking and heating surface 27 designed as a glass ceramic plate in such a way that it is pressed against the underside of the cooking or heating surfaces 27 by spring elements (not shown) with the insulation edge 16.
  • the temperature sensor 20, a sensor with a tube, for example made of quartz material, and an expansion rod located therein, runs through between the heating elements 25 arranged in the grooves and the underside 28 of the cooking or heating surface.
  • the bottom section 17 is lowered, so that both the surface and the groove base form a trough-shaped recessed section 30 with circular arc-shaped boundary surfaces.
  • This section is considerably wider than the temperature sensor, but, as can be seen from FIG. 1, runs along the temperature sensor over its entire length.
  • the lowering is only a few millimeters in the example shown. Hence the Distance of the heating elements from the underside 28 in the area of the section 30 or the temperature sensor 20 larger than in the rest of the area.
  • the recessed section 30 is only provided in the upper insulating layer 14, while the highly insulating insulating layer 18 remains unaffected thereby. It would also be possible to emboss the insulating layer 14 corresponding to the depression, if one did not want to accept the mechanical weakening of the insulating layer 14 in this area.
  • the edge 16 of the insulating layer 14 which experience has shown to be responsible for a large part of the heat losses, has a lower height.
  • the shape, width and depth of the recess depend on the one hand on the requirements for height and insulation as well as the thickness of the temperature sensor and electrical flap security and on the other hand on the quality of the heating elements on the insulating layer 14. A particularly good result is achieved with the embedding in grooves shown , if, for example, the heating coils are positively fixed by pressing the heating coils or the insulating material.
  • the proposed solution can also be used in known radiant heaters with heating coils nailed onto a highly heat-insulating layer if the heating coils are each fastened at the lowest point of the depression.

Abstract

Der unter einer Glaskeramik-Kochplatte (27) angeordnete elektrische Strahlheizkörper (11) enthält in einer Trägerschale (12) eine Isolation (13), auf der Heizelemente (25) in Form von spiralig angeordneten Heizdrahtwendeln angeordnet sind. Im Bereich eines durch den Raum zwischen Giaskeramikplatte (27) und Heizelementen (25) ragenden Temperaturfühlers (20) sind die Heizelemente abgesenkt, während sie im übrigen Bereich näher an der Unterseite (28) der Glaskeramikplatte (27) liegen. Trotz Einhaltung ausreichender elektrischer Sicherheit und guter thermischer Isolation kann dadurch die Bauhöhe des Strahlheizkörpers verringert werden.

Description

  • Die Erfindung'bezieht sich auf einen elektrischen Strahlheizkörper zur Beheizung von Koch- oder Wärmeflächen, insbesondere von Glaskeramikplatten, mit einer Trägerschale und einer darin angeordneten thermischen und/oder elektrischen Isolation und einem darauf mit Abstand von der Koch-oder Wärmefläche angeordneten Heizelement, sowie mit einem zumindest teilweise über das Heizelement hinwegragenden Temperaturfühler.
  • Aus den DE-OS 28 39 161 und 29 43 477 sowie dem DE-GM 81 03 514 sind derartige Strahlheizkörper bekannt geworden. Die Temperaturfühler gehören zu Temperaturreglern oder -begrenzern bzw. Anzeigen für den Heißzustand der Koch- oder Wärmefläche bzw. Kombinationen davon.
  • Es wird gefordert, die Bauhöhe der Strahlheizkörper möglichst gering zu halten, um ihren Einbau auch in relativ flache, beispielsweise in Küchenmöbel einzubauende Einbaueinheiten zu ermöglichen. Die Bauhöhe wird jedoch einerseits dadurch begrenzt, daß eine Verringerung der Isolationshöhe die Temperaturen an der Unterseite der Trägerschale und den Energieverlust anwachsen läßt, andererseits ein gewisser Mindestabstand der Strahlheizkörper von den Koch- oder Wärmeflächen eingehalten werden muß und ferner die Anordnung eines Temperaturfühlers zwischen Heizelement und Glaskeramikplatte diesen Abstand noch weiter erhöht, da die Dicke des Temperaturfühlers einschließlich der notwendigen Abstände zu den Koch- und Wärmflächen bzw. den Heizspiralen größer als der erwähnte Mindestabstand ist.
  • Es ist schon versucht worden, die Temperaturfühler im wesentlichen in der gleichen Ebene der Heizelemente zu beiden Seiten oder auch in der Mitte eines Heizelementes anzuordnen, wobei jedoch die Heizwiderstände geradlinig parallel geführt werden müssen und auch der Zugriff des Temperaturfühlers zur Temperatur der Heizwiderstände und der Glaskeramikplatte nicht immer ideal ist. Diese Lösung ist nicht brauchbar, wenn man einen runden Strahlheizkörper mit spiralig angeordneten Heizelementen herstellen will.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Strahlheizkörper zu schaffen, der trotz einer im Effekt guten Isolation und ausreichender elektrischer Sicherheit mit geringer Bauhöhe herzustellen ist.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in dem unter dem Temperaturfühler befindlichen Bereich der Abstand des Heizelementes von der Koch- oder Wärmefläche vergrößert ist.
  • Dadurch ist es möglich, in dem den weit überwiegenden Anteil der gesamten Heizfläche einnehmenden, nicht vom Temperaturfühler überdeckten Bereich die Heizelemente auf einen Abstand an die Glaskeramikplatte heranzubringen, der sich als wärmetechnisch ideal und von der elektrischen Sicherheit her als ausreichend erweist. Nur in dem vom Temperaturfühler überdeckten Bereich ist der Abstand vergrößert, indem beispielsweise das Heizelement in diesem Temperaturfühlerbereich in einem muldenförmig vertieften Abschnitt der Isolation verläuft. Vorzugsweise sollte der vertiefte Abschnitt einen bogenförmig, insbesondere kreisbogenförmig begrenzten Querschnitt haben, d.h. in einem sanften Bogen abgesenkt sein, um einerseits bei der Herstellung ohne zusätzliche Befestigungen auszukommen und andererseits nicht durch scharfe Knicke die Dauerhaltbarkeit der Heizelemente zu beeinträchtigen. Dabei kann der abgesenkte Bereich um einiges breiter sein als der Temperaturfühler selbst. Es hat sich gezeigt, daß die gewünschte Wärmeübertragung zur Koch- oder Wärmefläche nicht wesentlich beeinträchtigt wird und die Schwächung der Isolation zur Unterseite hin ebenfalls nicht wesentlich verschlechtert wird, u.a., weil dieser Bereich nur einen kleinen Bruchteil der Gesamtfläche ausmacht. Die Aufrechterhaltung einer guten Isolation wird ferner dadurch gefördert, daß der vertiefte Abschnitt bei einer mehrschichtigen Isolation in der oberen Schicht vorgesehen ist, die meist mechanisch etwas fester, jedoch thermisch nicht so gut isolierend ist wie die darunter angeordnete Isolierschicht, die unbeeinträchtigt bleibt.
  • Der Betrag der Vergrößerung des Abstandes, d.h. der Absenkung der Heizelemente unter dem Temperaturfühler, hängt von den jeweiligen Gegebenheiten ab. Schon eine relativ geringe Absenkung reicht in vielen Fällen aus, um die Forderung nach einer bestimmten Bauhöhe mit der der elektrischen Sicherheit und den thermischen Anforderungen in Einklang zu bringen. Die Vertiefung könnte jedoch auch gleich groß sein, wie die Dicke des Temperaturfühlers zzgl. dessen Abständen zu den Koch- und Wärmflächen und den Heizspiralen minus des durch die Hochspannungssicherheit gegebenen Mindestabstandes zwischen Heizspirale und Koch- und Wärmefläche. In diesem Falle würden zwischen allen beteiligten Bauteilen gleiche Abstände vorliegen.
  • Es hat sich gezeigt, daß auch die Wirkung des Temperaturfühlers, d.h. seine thermische Ankopplung an die beheizte Platte einerseits und die Temperatur der Heizelemente andererseits erstaunlicherweise bei der Maßnahme der Erfindung nicht leidet. Im Gegenteil wird ein sehr genaues und schnelles Ansprechen erzielt, was evtl. auf die etwas größere Umschließung des Temperaturfühlers durch die Heizelemente zurückzuführen ist. Vor allem kann jetzt ohne Rücksicht auf die Bauhöhe der Abstand des Temperaturfühlers von den Heizelementen und der Unterseite der beheizten Platte so bemessen werden, daß die gewünschte Reglercharaktersitik optimal erreicht wird.
  • Bevorzugt wird die Erfindung bei einem Strahlheizkörper eingesetzt, dessen Heizelement eine in Form von im wesentlichen offenen Spiralwindungen auf der Oberfläche der Isolation liegende bzw. in Nuten der Isolation verlaufende Heizwendel ist. Derartige Anordnungen und Einbettungen von Heizwendeln sind aus den zitierten Druckschriften bekannt, beispielsweise aus der DE-OS 29 43 477 eine Anordnung in Nuten und aus der DE-OS 28 20 138 sowie in dem DE-GM 81 03 514 eine Anordnung auf einer im wesentlichen ebenen Fläche, wobei in Längsabständen der Heizwendel diese teilweise durch Einpressung eingebettet ist. In diesem Falle ist die Verwendung deswegen besonders bevorzugt, weil hier die Forderungen bzgl. der elektrischen Oberschlagsicherheit besonders hoch sind. Bei ebenfalls verwendbaren elektrischen Rohrheizkörpern ist diese Forderung nicht so strikt. Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in Unteransprüchen und der Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung beschrieben und dargestellt. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf einen Strahlheizkörper und
    • Fig. 2 einen vergrößerten Detail-Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1.
  • Ein Strahlheizkörper 11 besitzt eine flach schüsselförmige Trägerschale 12, in der eine zweischichtige Isolation 13 angeordnet ist. Die Isolation besteht aus einer inneren, ebenfalls schüsselförmigen Isolierschicht 14 mit einem innerhalb des Randes 15 der Trägerschale 12 verlaufenden, nach oben etwas über diesen hinausragenden Rand 16 und einem Bodenabschnitt 17, der, ebenso wie der gesamte Strahlheizkörper, kreisrund ist. Unter die Isolierschicht 14 ist eine Isolierlage 18 untergelegt, die aus einem mechanisch etwas weniger festen Material besteht als die Isolierschicht 14, dafür eine noch bessere thermische Isolierfähigkeit hat.
  • Ein Temperaturregler 19 mit einem stabförmigen Temperaturfühler 20, der von einem Reglergehäuse 21 ausgeht und diametral über den Strahlheizkörper hinwegragt, ist so am Strahlheizkörper angebracht, daß das Reglergehäuse relativ starr mit der Trägerschale 12 verbunden ist und der Temperaturfühler durch den Rand 15 der Trägerschale 12 an zwei gegenüberliegenden Stellen hindurchragt und am freien Ende gehaltert wird. Dazu ist im Bereich des freien Endes des Temperaturfühlers eine Hülse 22 vorgesehen. Das Gehäuse 21 liegt außerhalb der Trägerschale und der Temperaturfühler 20 ragt durch Ausschnitte 23 im Rand 16 der Isolierschicht 14 hindurch.
  • Im Bodenabschnitt 17 befinden sich spiralförmig angeordnete Nuten 24, in die als offene Drahtwendeln aus Widerstandsdraht ausgebildete Heizelemente 25 eingelegt sind. Im dargestellten Beispiel ist ein Heizelement in Form einer doppelt gelegten Spirale angeordnet, so daß beide Anschlußenden im Außenbereich der Gesamtheizfläche liegen und zu einem Anschlußstück 26 unter Einschaltung'des Temperaturreglers 19 führen.
  • Der Strahlheizkörper 11 ist unterhalb einer als Glaskeramikplatte ausgebildeten Koch- und Wärmefläche 27 so angeordnet, daß er durch nicht dargestellte Federelemente mit dem Isolationsrand 16 an die Unterseite der Koch- oder Wärmeflächen 27 angedrückt wird. Der Temperaturfühler 20, ein Fühler mit einem Rohr, z.B. aus Quarzgut, und darin liegendem Ausdehnungsstab, läuft in dem zwischen den in den Nuten angeordneten Heizelementen 25 und der Unterseite 28 der Koch-oder Wärmefläche hindurch. In seinem Bereich ist der Bodenabschnitt 17 abgesenkt, so daß sowohl die Oberfläche als auch der Nutgrund einen muldenförmig vertieften Abschnitt 30 mit kreisbogenförmigen Begrenzungsflächen bildet. Dieser Abschnitt ist wesentlich breiter als der Temperaturfühler, verläuft aber, wie aus Fig. 1 zu sehen ist, längs des Temperaturfühlers über dessen ganze Länge hindurch. Die Absenkung beträgt im dargestellten Beispiel nur einige Millimeter. Daher ist der Abstand der Heizelemente von der Unterseite 28 im Bereich des Abschnittes 30 bzw. des Temperaturfühlers 20 größer als im übrigen Bereich. Der vertiefte Abschnitt 30 ist nur in der oberen Isolierschicht 14 vorgesehen, während die hoch isolierende Isolierlage 18 davon unbeeinflußt bleibt. Es wäre auch möglich, die Isolierlage 14 entsprechend der Vertiefung nach unten auszuprägen, falls man die mechanische Schwächung der Isolierschicht 14 in diesem Bereich nicht in Kauf nehmen wollte. Zu den thermischen Vorteilen, die bei gegebener Gesamthöhe des Strahlheizkörpers durch die Höherlegung der Heizelemente mit verstärkter Isolation erzielt werden, kommt noch, daß der Rand 16 der Isolierschicht 14, der erfahrungsgemäß für einen großen Teil der Wärmeverluste verantwortlich'ist, eine geringere Höhe hat. Form, Breite und Tiefe der Vertiefung hängen einerseits von den Anforderungen an Bauhöhe und Isolierung sowie Dicke des Temperaturfühlers und elektrische Oberschlagsicherheit ab und andererseits von der Güte der Festlegung der Heizelemente an der Isolierschicht 14. Bei der dargestellten Einbettung in Nuten wird ein besonders gutes Ergebnis erzielt, wenn z.B. durch eine Verpressung der Heizwendeln oder des Isoliermaterials eine formschlüssige Festlegung der Heizwendeln erfolgt. Dies kann auch durch stellenweise Verformung der Heizwendel geschehen, wodurch vorstehende Heizwendelteile erzeugt werden, die in das Isoliermaterial durch Einpressen eingebettet werden. Die vorgeschlagene Lösung ist aber auch bei bekannten Strahlheizkörpern mit auf einer hochwärmedämmenden Isolierschicht aufgenagelten Heizwendeln anwendbar, wenn die Heizwendeln jeweils am tiefsten Punkt der Vertiefung befestigt sind.

Claims (7)

1. Strahlheizkörper zur Beheizung von Koch- oder Wärmeflächen, insbesondere von Glaskeramikplatten, mit einer Trägerschale und einer darin angeordneten thermischen und/oder elektrischen Isolierung und einem darauf mit Abstand von der Koch- oder Wärmefläche angeordneten Heizelement sowie mit einem zumindest teilweise über das Heizelement hinwegragenden Temperaturfühler, dadurch gekennzeichnet, daß in dem unter dem Temperaturfühler (20) befindlichen Bereich (30) der Abstand des Heizelementes (25) von der Koch- oder Wärmefläche (27) gegenüber dem übrigen beheizten Bereich vergrößert ist.
2. Strahlheizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (25) in dem Temperaturfühlerbereich (30) in einem muldenförmig vertieften Abschnitt der Isolation verläuft.
3. Strahlheizkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolation (16) mehrschichtig ist und daß der muldenförmig vertiefte Abschnitt (30) in der oberen Isolierschicht (14) vorgesehen ist.
4. Strahlheizkörper nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die muldenförmige Vertiefung einen bogenförmig, insbesondere kreisbogenförmig begrenzten Querschnitt hat.
5. Strahlheizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (25) eine in Form von im wesentlichen offenen Spiralwindungen auf der Oberfläche der Isolation (16) liegende bzw. in Nuten (24) der Isolation verlaufende Heizwendel ist.
6. Strahlheizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (20) etwa diametral über den Strahlheizkörper verläuft.
7. Strahlheizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (20) stabförmig ausgebildet ist und von einem Reglergehäuse (21) ausgeht, das außerhalb des Randes (15) der Trägerschale (12) angeordnet ist, und daß der Temperaturfühler (20) vorzugsweise im Bereich seiner beiden Enden durch den Rand (15) der Trägerschale (12) hindurchragt und dort ggf. in Halterungsstücken (22) gelagert ist.
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