EP1862043A2 - Gehäuse für ein elektronisches gerät und dichtring für ein gehäuse - Google Patents

Gehäuse für ein elektronisches gerät und dichtring für ein gehäuse

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EP1862043A2
EP1862043A2 EP06708760A EP06708760A EP1862043A2 EP 1862043 A2 EP1862043 A2 EP 1862043A2 EP 06708760 A EP06708760 A EP 06708760A EP 06708760 A EP06708760 A EP 06708760A EP 1862043 A2 EP1862043 A2 EP 1862043A2
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EP
European Patent Office
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contact surface
sealing ring
housing
friction
coefficient
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EP06708760A
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English (en)
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Inventor
Armin Rupp
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Original Assignee
Endress and Hauser SE and Co KG
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K5/00—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/06—Hermetically-sealed casings
    • H05K5/061—Hermetically-sealed casings sealed by a gasket held between a removable cover and a body, e.g. O-ring, packing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/10—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing
    • F16J15/102—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing characterised by material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/10—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing
    • F16J15/104—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing characterised by structure

Definitions

  • the present invention relates to a housing for an electronic device, in particular a two-part housing with a screw or plug connection between a first housing part and a second housing part.
  • Such housings are used, for example, in process instrumentation, stainless steel housings being particularly suitable for use in harsh environments, which can be produced, for example, in a deep drawing process. In this case, it proves difficult to provide a reliable seal between the first housing part and the second housing part and to maintain the ability to easily open the housing.
  • the object is achieved by the housing according to the independent claim 1 and the sealing ring according to the independent claim. 8
  • the housing according to the invention comprises:
  • a first housing part which has a first contact surface for a first contact surface of a sealing ring
  • a second housing part which is connectable to the first housing part and has a second abutment surface for a second contact surface of the sealing ring
  • first contact surface of the sealing ring comprises a first material having a first coefficient of friction to the material of the first contact surface
  • the second contact surface has a second coefficient of friction to the material of the second contact surface, wherein the first coefficient of friction is less than the second coefficient of friction
  • the sealing ring according to the invention accordingly comprises a first contact surface for engagement with a first contact surface, wherein the first contact surface comprises a first material having a first coefficient of friction relative to the material of the first contact surface. has bearing surface; and a second contact surface for engagement with a second abutment surface, wherein the second contact surface comprises a second material having a second coefficient of friction with the material of the second abutment surface, and the first friction coefficient is less than the second friction coefficient.
  • the above condition is preferably met even if the surface finish of the material of the first contact surface of the surface texture of the material of the second contact surface is equal, or if the material of the first contact surface is equal to the material of the second contact surface.
  • the first coefficient of friction is smaller than the second coefficient of friction, that when screwing the first housing part with the second housing part, the first contact surface can slide over the first contact surface, while the second contact surface at most negligible relative movements with respect to second contact surface performs.
  • the sealing ring comprises an elastic base body, in particular with an elastomer, for example a silicone polymer or silicone rubber or EPDM, and a partial coating of a material with a lower coefficient of friction, for example a PTFE.
  • the partial coating can be manufactured, for example, as a separate component and then glued or vulcanized to the base body. Similarly, the partial coating can be applied from a liquid or by vapor deposition on the base body. Uncoated areas should be shielded accordingly.
  • the material of the first and / or the second housing part may comprise a metallic material, in particular stainless steel.
  • the connection between the first housing part and the housing part may be, for example, a screw connection or a plug connection, or another type of connection in which the first housing part slides in a contact manner over the first contact surface of the sealing ring.
  • Fig. 1 a detail view of a section through a
  • the housing 1, of which a detail is shown in Fig. 1, comprises a housing body 2 and a housing cover 3, which are releasably connected to each other, for example screwed.
  • the housing body and the housing cover are made of stainless steel in a deep-drawing process, with currently V4A is preferred as a material.
  • a sealing ring 4 is clamped between the housing body 2 and the housing cover 3, a sealing ring 4 is clamped.
  • the sealing ring 4 comprises a main body 5 made of an elastomer, in particular silicone, and a PTFE layer 6, which is applied to the base body vulcanized.
  • the surface of the base body is covered with the PTFE layer, in such a way that the surface of the sealing ring 4 touching the housing cover 3 comprises PTFE, and that the surface of the sealing ring 4 touching the housing body 2 comprises silicone.
  • the described design of the sealing ring causes when screwing the housing cover 3 with the housing body 2 of the housing cover slides over the sealing ring and preferably at most negligible shear forces in the sealing ring 4 enters while the sealing ring barely changed its position with respect to the housing body 2.
  • the sealing effect is achieved in the illustrated embodiment substantially by a radial surface pressure of the sealing ring 4 between the housing cover 3 and the housing body 2.
  • the sealing seat of the housing body 2 comprises a slight radial constriction 8 in the lateral surface of the housing body, which is pressed or necked into the lateral surface, wherein the radial constriction is followed by a frustoconical expansion 7, on which the sealing ring 4 is axially supported in order to prevent axial displacement of the sealing ring 4 on the housing body when screwing the housing cover to the housing body.
  • the frusto-conical expansion has, for example, an opening angle to the housing axis of not less than 30 ° and not more than 45 °.
  • the main body 5 of the sealing ring 4 has a contour which is matched to the seal seat.
  • the main body 5 has a sealing portion 10 and an adjoining support portion 9, wherein the support portion 9 at least partially abuts the frusto-conical expansion 7, and the sealing portion 10 at least partially at the radial constriction. 8
  • the housing cover 3 has a complementary contour to the housing body 2 or to the sealing ring 4.
  • the housing cover has a compression portion 11, which is positioned axially so that it is axially aligned with the radial Einschürung 8 of the housing body 2 and with the sealing portion 10 of the sealing ring 4, when the housing cover is screwed to the housing body.
  • the radial distance of Kompressionsabshnitts 11 of the radial constriction 8 is matched to the sealing ring 4, that the radial surface pressure of the sealing ring 4 ensures a sufficient sealing function.
  • the housing cover further comprises a frusto-conical cover portion 12, which adjoins the compression portion 11 and the support portion 9 of the sealing ring 4 covers.
  • the inner surface of the cover portion 12 is preferably on the support portion 9 in order to protect this on the one hand and on the other hand to avoid gaps or dead spaces in which impurities can accumulate.
  • On a surface pressure to achieve a sealing effect is in the area of the support may be omitted if necessary. This can possibly be an axial component of the surface pressure can be avoided, which could favor unintentional opening of the housing. This is particularly relevant when the closure thread 13 between the housing body 2 and the housing cover 3 has a large pitch, as is common in deep-drawn housings.

Abstract

Ein Gehäuse (1), umfasst ein erstes Gehäuseteil (3), welches eine erste Anlagefläche (11) für eine erste Kontaktfläche (6) eines Dichtrings (4) aufweist, ein zweites Gehäuseteil (2), welches mit dem ersten Gehäuseteil (3) verschraubbar ist und eine zweite Anlagefläche (8) für eine zweite Kontaktfläche (5) des Dichtrings aufweist, wobei ferner die erste Kontaktfläche des Dichtrings einen ersten Werkstoff mit einem ersten Reibungskoeffizienten zum Material der ersten Anlagefläche aufweist, und die zweite Kontaktfläche des Dichtrings einen zweiten Werkstoff mit einem zweiten Reibungskoeffizienten zum Material der zweiten Anlagefläche aufweist, wobei der erste Reibungskoeffizient geringer ist als der zweite Reibungskoeffizient.

Description

Beschreibung Gehäuse für ein elektronisches Gerät und Dichtring für ein Gehäuse
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse für ein elektronisches Gerät, insbesondere ein zweiteiliges Gehäuse mit einer Schraub- oder Steckverbindung zwischen einem ersten Gehäuseteil und einem zweiten Gehäuseteil. Derartige Gehäuse finden beispielsweise in der Prozessinstrumentierung Verwendung, wobei insbesondere für den Einsatz in harschen Umgebungen Edelstahlgehäuse geeignet sind, die beispielsweise in einem Tiefziehverfahren hergestellt werden können. Hierbei erweist es sich als schwierig, eine zuverlässige Dichtung zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil bereitzustellen und die Möglichkeit zum einfachen Öffnen des Gehäuses beizubehalten. Schmiermittel an den Dichtflächen, auch mit ggf. vorgesehenen Dichtringen, gewährleisten zwar zunächst die erforderliche Beweglichkeit der Gehäuseteile zueinander, aber bereits nach vergleichsweise kurzer Standzeit erschweren sie das Öffnen der Schraub- oder Steckverbindung zwischen den beiden Gehäuseteilen, da sie austrocknen oder anderweitig ihre Eigenschaften verändern. Der zuverlässiger Einsatz von Dichtringen ist zudem deshalb problematisch, weil ein zuverlässiger Dichtungssitz, der einen Dichtring trotz der auftretenden Scherkräfte beim Verbinden der Gehäuseteile in Position hält, insbesondere bei tiefgezogenen Gehäusen nur sehr schwierig zu realisieren ist. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gehäuse bereitzustellen, welches die beschriebenen Nachteile des Stands der Technik überwindet.
[0002] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Gehäuse gemäß des unabhängigen Patentanspruchs 1 und den Dichtring gemäß des unabhängigen Patentanspruchs 8.
[0003] Das erfindungsgemäße Gehäuse umfasst:
[0004] ein erstes Gehäuseteil, welches eine erste Anlagefläche für eine erste Kontaktfläche eines Dichtrings aufweist,
[0005] ein zweites Gehäuseteil, welches mit dem ersten Gehäuseteil verbindbar ist und eine zweite Anlageflache für eine zweite Kontaktfläche des Dichtrings aufweist,
[0006] wobei die erste Kontaktfläche des Dichtrings einen ersten Werkstoff aufweist, der einen ersten Reibungskoeffizienten zum Material der ersten Anlagefläche aufweist, und die zweite Kontaktfläche einen zweiten Reibungskoeffizienten zum Material der zweiten Anlagefläche aufweist, wobei der erste Reibungskoeffizient geringer ist als der zweite Reibungskoeffizient.
[0007] Der erfindungsgemäße Dichtring umfasst demnach eine erste Kontaktfläche zur Anlage an einer ersten Anlagefläche, wobei die erste Kontaktfläche einen ersten Werkstoff mit einem ersten Reibungskoeffizienten zum Material der ersten An- lagefläche aufweist; und eine zweite Kontaktfläche zur Anlage an einer zweiten Anlagefläche, wobei die zweite Kontaktfläche einen zweiten Werkstoff mit einem zweiten Reibungskoeffizienten zum Material der zweiten Anlagefläche aufweist, und der erste Reibungskoeffizient geringer ist als der zweite Reibungskoeffizient.
[0008] Die obige Bedingung ist vorzugsweise auch dann erfüllt, wenn die Oberflächenbeschaffenheit des Materials der ersten Anlagefläche der Oberflächenbeschaffenheit des Material der zweiten Anlagefläche gleicht, bzw. dann, wenn das Material der ersten Anlagefläche gleich dem Material der zweiten Anlagefläche ist.
[0009] In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der erste Reibungskoeffizient in einem solchen Maße kleiner als der zweite Reibungskoeffizient, dass beim Verschrauben des ersten Gehäuseteils mit dem zweiten Gehäuseteil die erste Anlagefläche über die erste Kontaktfläche gleiten kann, während die zweite Kontaktfläche allenfalls vernachlässigbare Relativbewegungen bezüglich der zweiten Anlagefläche vollführt.
[0010] In einer derzeit bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Dichtring einen elastischen Grundkörper, insbesondere mit einem Elastomer, beispielsweise einem Silikonpolymer bzw. Silikonkautschuk oder EPDM, und eine Teilbeschichtung aus einem Werkstoff mit einem geringeren Reibungskoeffizienten, beispielsweise einem PTFE. Die Teilbeschichtung kann beispielsweise als gesonderte Komponente gefertigt und anschließend mit dem Grundkörper verklebt bzw. aufvulkanisiert sein. Gleichermaßen kann die Teilbeschichtung aus einer Flüssigkeit oder durch Gasphasen- abscheidung auf dem Grundkörper aufgebracht werden. Nicht zu beschichtende Bereiche sind entsprechend abzuschirmen.
[0011] Das Material des ersten und/oder des zweiten Gehäuseteils kann einen metallischen Werkstoff umfassen, insbesondere Edelstahl. Die Verbindung zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem Gehäuseteil kann beispielsweise eine Schraubverbindung oder eine Steckverbindung sein, oder eine andere Verbindungsart, bei der der erste Gehäuseteil berührend über die erste Kontaktfläche des Dichtrings gleitet.
[0012] Die Erfindung wird nun anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt:
[0013] Fig. 1: eine Detailansicht eines Schnitts durch ein
[0014] erfindungsgemäßes Gehäuse.
[0015] Das Gehäuse 1, von dem ein Detail in Fig. 1 dargestellt ist, umfasst einen Gehäusekörper 2 und einen Gehäusedeckel 3, die lösbar miteinander verbunden, beispielsweise verschraubt sind. Der Gehäusekörper und der Gehäusedeckel sind aus Edelstahl in einem Tiefziehprozess gefertigt, wobei derzeit V4A als Material bevorzugt ist. Zwischen dem Gehäusekörper 2 und dem Gehäusedeckel 3 ist ein Dichtring 4 eingespannt. Der Dichtring 4 umfasst einen Grundkörper 5 aus einem Elastomer, insbesondere Silikon, sowie eine PTFE-Schicht 6, die auf den Grundkörper aufvulkanisiert ist. Hierbei ist nur ein Teil der Oberfläche des Grundkörpers mit der PTFE-Schicht bedeckt, und zwar in solcher Weise, dass die den Gehäusedeckel 3 berührende Oberfläche des Dichtrings 4 PTFE aufweist, und dass die den Gehäusekörper 2 berührende Oberfläche des Dichtrings 4 Silikon aufweist. Die beschriebene Gestaltung des Dichtrings bewirkt, dass beim Verschrauben des Gehäusedeckels 3 mit dem Gehäusekörper 2 der Gehäusedeckel über den Dichtring gleitet und vorzugsweise allenfalls vernachlässigbare Scherkräfte in den Dichtring 4 einträgt, während der Dichtring seine Position bezüglich des Gehäusekörpers 2 kaum verändert.
[0016] Die Dichtwirkung wird bei der dargestellten Ausführungsform im Wesentlichen durch eine radiale Flächenpressung des Dichtrings 4 zwischen dem Gehäusedeckel 3 und dem Gehäusekörper 2 erzielt.
[0017] Der Dichtungssitz des Gehäusekörpers 2 umfasst eine leichte radiale Einschnürung 8 in der Mantelfläche des Gehäusekörpers, die in die Mantelfläche eingepresst bzw. eingehalst ist, wobei an den die radiale Einschnürung eine kegelstumpfförmige Aufweitung 7 anschließt, an welcher sich der Dichtring 4 axial abstützt, um beim Verschrauben des Gehäusedeckels mit dem Gehäusekörper ein axiales Verschieben des Dichtrings 4 auf dem Gehäusekörper zu verhindern. Die kegelstumpfförmige Aufweitung hat beispielsweise einen Öffnungswinkel zur Gehäuseachse von nicht weniger als 30° und nicht mehr als 45°.
[0018] Der Grundkörper 5 des Dichtrings 4 hat eine Kontur, die auf den Dichtungssitz abgestimmt ist. So weist der Grundkörper 5 einen Dichtungsabschnitt 10 und einen daran anschließenden Stützabschnitt 9 auf, wobei der Stützabschnitt 9 zumindest abschnittsweise an der kegelstumpfförmigen Aufweitung 7 anliegt, und der Dichtungsabschnitt 10 zumindest abschnittsweise an der radialen Einschnürung 8.
[0019] Der Gehäusedeckel 3 weist im Bereich der Dichtung eine komplementäre Kontur zum Gehäusekörper 2 bzw. zum Dichtring 4 auf. Der Gehäusedeckel weist einen Kompressionsabschnitt 11 auf, welcher axial so positioniert ist, dass er mit der radialen Einschürung 8 des Gehäusekörpers 2 bzw. mit dem Dichtungsabschnitt 10 des Dichtrings 4 axial fluchtet, wenn der Gehäusedeckel mit dem Gehäusekörper verschraubt ist. Der radiale Abstand der Kompressionsabshnitts 11 von der radialen Einschnürung 8 ist so auf den Dichtring 4 abgestimmt, dass die radiale Flächenpressung des Dichtrings 4 eine ausreichende Dichtfunktion gewährleistet.
[0020] Der Gehäusedeckel umfasst weiterhin einen kegelstumpfförmige Deckabschnitt 12, welcher an den Kompressionsabschnitt 11 anschließt und den Stützabschnitt 9 des Dichtrings 4 abdeckt. Die Innenfläche des Deckabschnitts 12 liegt vorzugsweise an dem Stützabschnitt 9 an, um diesen einerseits zu schützen und andererseits Spalte oder Toträume zu vermeiden, in denen sich Verunreinigungen anlagern können. Auf eine Flächenpressung zum Erzielen einer Dichtwirkung ist in dem Bereich des Stütz- abschnitts kann ggf. verzichtet werden. Damit kann ggf. eine Axialkomponente der Flächenpressung vermieden werden, die ein unbeabsichtigtes Öffnen des Gehäuses begünstigen könnte. Dies ist insbesondere dann relevant, wenn das Verschlussgewinde 13 zwischen dem Gehäusekörper 2 und dem Gehäusedeckel 3 eine große Gewindesteigung aufweist, wie dies bei tief gezogenen Gehäusen üblich ist.

Claims

Ansprüche
[0001] 1. Gehäuse (1), umfassend: ein erstes Gehäuseteil (3), welches eine erste Anlagefläche (11) für eine erste Kontaktfläche (6) eines Dichtrings (4) aufweist, ein zweites Gehäuseteil (2), welches mit dem ersten Gehäuseteil (3) verbindbar ist und eine zweite Anlagefläche (8) für eine zweite Kontaktfläche (5) des Dichtrings aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kontaktfläche des Dichtrings einen ersten Werkstoff mit einem ersten Reibungskoeffizienten zum Material der ersten Anlagefläche aufweist, und die zweite Kontaktfläche des Dichtrings einen zweiten Werkstoff mit einem zweiten Reibungskoeffizienten zum Material der zweiten Anlagefläche aufweist, wobei der erste Reibungskoeffizient geringer ist als der zweite Reibungskoeffizient.
[0002] 2. Gehäuse nach Anspruch 1, wobei der erste Reibungskoeffizient in einem solchen Maße kleiner als der zweite Reibungskoeffizient, dass beim Ver- schrauben des ersten Gehäuseteils mit dem zweiten Gehäuseteil die erste Anlagefläche über die erste Kontaktfläche gleiten kann, während die zweite Kontaktfläche allenfalls vernachlässigbare Relativbewegungen bezüglich der zweiten Anlagefläche vollführt.
[0003] 3. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Dichtring einen elastischen
Grundkörper, insbesondere mit einem Elastomer und eine Teilbeschichtung aus einem Werkstoff mit einem geringeren Reibungskoeffizienten, beispielsweise PTFE umfasst.
[0004] 4. Gehäuse nach Anspruch 3, wobei das Elastomer ein Silikonpolymer oder
EPDM umfasst.
[0005] 5. Gehäuse nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Teilbeschichtung mit dem
Grundkörper verklebt bzw. auf diesem aufvulkanisiert ist.
[0006] 6. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Material des ersten und/oder des zweiten Gehäuseteils einen metallischen Werkstoff umfasst, insbesondere Edelstahl.
[0007] 7. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erste gehäuseteil mit dem zweiten Gehäuseteil über eine Verbindung verbindbar ist, die eine Schraubverbindung oder eine Steckverbindung, oder eine andere Verbindungsart ist, bei der beim Herstellen oder Lösen der Verbindung der erste Gehäuseteil berührend über die erste Kontaktfläche des Dichtrings gleitet.
[0008] 8. Dichtring, umfassend eine erste Kontaktfläche zur Anlage an einer ersten Anlagefläche, wobei die erste Kontaktfläche einen ersten Werkstoff mit einem ersten Reibungskoeffizienten zum Material der ersten Anlagefläche aufweist; und eine zweite Kontaktfläche zur Anlage an einer zweiten Anlagefläche, wobei die zweite Kontaktfläche einen zweiten Werkstoff mit einem zweiten Reibungskoeffizienten zum Material der zweiten Anlagefläche aufweist, und der erste Reibungskoeffizient geringer ist als der zweite Reibungskoeffizient.
[0009] 9. Dichtring nach Anspruch 8, wobei die Oberflächenbeschaffenheit des
Materials der ersten Anlagefläche der Oberflächenbeschaffenheit des Material der zweiten Anlagefläche gleicht.
[0010] 10. Dichtring nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Material der ersten Anlagefläche gleich dem Material der zweiten Anlagefläche ist.
[0011] 11. Dichtring nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Dichtring einen elastischen Grundkörper, insbesondere mit einem Elastomer, und eine Teilbe- schichtung aus einem Werkstoff mit einem geringeren Reibungskoeffizienten, beispielsweise PTFE umfasst.
[0012] 12. Dichtring nach Anspruch 11, wobei das Elastomer ein Silikonpolymer oder
EPDM umfasst.
[0013] 13. Dichtring nach einem der Ansprüche 11 bis 12, wobei die Teilbeschichtung mit dem Grundkörper verklebt bzw. auf diesem aufvulkanisiert ist.
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