EP1936582A1 - Signalgeberoptik zum Einbau in eine Verkehrsampel - Google Patents
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- F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
- F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
Definitions
- the invention relates to a signal transmitter optics for installation in a traffic light, with a light source that illuminates a windshield.
- the invention is particularly, but not exclusively suitable for small signal transmitter for cyclists and pedestrians.
- the present invention has for its object to provide a signal transmitter optics for installation in a traffic light, in which the occurrence of phantom light is reduced.
- the invention provides that the light source of the signal transmitter optics is arranged in the center of a reflector and that a tubular or funnel-shaped shielding element in a small axial distance in front of the light source in Center of the reflector is absorbed by the reflector reflected sun rays.
- the light source is preferably an LED that is of the side emitting type.
- Such an LED emits its light mainly laterally in a cone of light with a predetermined opening angle and only a small amount of light forward, i. in the direction of the longitudinal axis of the LED and the signal transmitter optics.
- Such a side-emitting LED is available, for example, under the trademark Luxeon Star in the required color from Lumileds Lighting U.S., LLC.
- the longitudinal central axis of the hollow shielding element substantially coincides with the longitudinal central axis of the LED and the reflector.
- the distance of the shielding element from the light source is expediently dimensioned so that the shielding element does not shield or absorb the lateral radiation of the LED, i. the rear edge of the shield should be positioned substantially at the edge of the laterally emitted from the LED light cone, so that caused by the LED on the windscreen illuminance is not or not significantly reduced by the shield.
- the shielding member has a pipe shape or a funnel shape, the light beams emitted from the light source in the direction of its longitudinal axis and at an acute angle thereto are not absorbed by the shielding member but can pass through the hollow shielding member unhindered.
- the shield member may have a cylindrical tube shape, a funnel shape that widens with increasing distance from the LED is preferable.
- the opening angle of the cylindrical shielding element is expediently in the range of 20 ° to 40 °. This can largely homogeneous illumination of the windshield be ensured by the LED.
- the peripheral wall of the shielding can, seen in longitudinal section, run straight, or take, for example, a stepped or arcuate course.
- the shielding element is black, with which it is best to be able to absorb the rays of the sun which are incident into the signaling device optics and reflected by the reflector towards the center thereof.
- the shield consists of a black-colored plastic, without the invention being limited thereto.
- the shielding is attached to the holder of the LED.
- This holder is preferably a cooling plate.
- the shielding member may comprise support arms which are latched into holes of the cooling plate.
- the shielding element is fastened to the windshield of the signal transmitter optics.
- the light source consists of a (single) LED
- the front window of the signal transmitter optics is preferably not colored, but the signal color of the signal generator is caused in this case by a green, yellow or red LED.
- the reflector may have any suitable shape, it may for example be a parabolic mirror. However, it is preferred that the reflector has alternately concentric ring sections of a first and a second type, which adjoin one another. These ring portions begin with a ring portion of the first type at the inner edge of the opening of the reflector, in which the LED protrudes, wherein a ring portion of a second type connects and this sequence of first and second ring sections continues up to an outer edge region of the reflector, which may consist of abutting ring sections of the second type or may be free of the above-mentioned ring sections.
- the ring sections of the first type are arranged at such angles to the LED that they do not reflect light rays forward to the windshield of the signal transmitter optics. These ring sections thus contribute practically to the illumination of the windshield of the signal transmitter and also reflect virtually no incident sun rays towards the center of the reflector.
- the ring sections of the second type are arranged at angles to the LED such that they reflect the light rays approximately parallel to the longitudinal axis of the LED towards the windshield, thereby providing a highly homogeneous illumination of the windshield by choosing appropriate dimensions and angles of the ring sections.
- the ring portions of this preferred embodiment of a reflector reflect the incident sun rays obliquely from above into the signal transmitter optics to the region of the longitudinal central axis of the reflector, where a large part of the incident sun rays is absorbed by the shielding.
- the shielding element of the invention absorbs 20% to 70%, in most cases 35% to 60% of the incident sunbeams.
- the invention thus provides a signal transmitter optics in which the occurrence of phantom light is significantly reduced by simple, inexpensive means.
- FIG. 1 shows the signal transmitter optics in the installed state in a traffic light in a vertical section.
- An LED 1 is mounted on a cooling plate 2, behind which is at a distance a circuit board 3, which is electrically connected to the LED 1 in a manner not shown.
- the LED 1 is arranged in the center of a reflector 4, in whose central opening it protrudes.
- a funnel-shaped shielding element 5 is arranged, whose longitudinal central axis coincides with the longitudinal central axis of the LED 1 and the longitudinal central axis of the reflector 4.
- the diameter of the funnel-shaped shielding element 5 increases continuously towards a lens 6, which forms the front end of the signal generator.
- the components of the signal transmitter optics are inserted into an insert housing 7, which in turn can be inserted into a housing 8 of a traffic light 9. With the help of molded or attached mounting arms 10, the traffic light 9 is attached to an associated mast.
- FIG. 2 shows in an enlarged view of the insert housing 7 with the signal transmitter optics, but without the shielding. 5
- FIG. 3 shows the LED 1 with its side beam 11 in cooperation with the reflector 4 (right half of the picture) and the effect of its shielding element 5 in obliquely incident sunlight, and that at an angle of incidence of 10 °.
- the reflector 4 subsequently alternately contains ring sections 12 of a first type and ring sections 13 of a second type.
- the ring portion 12 of the first type which are rectilinear in cross-section, that is flat, are arranged at such angles to the LED 1, that the straight lines (cross-sectionally) containing these ring sections 12, by the ideal zero point or starting point 14 of the light cone 11 run ,
- the ring sections 12 of the first type do not reflect light in the direction of the longitudinal axis of the LED 1 or the longitudinal axis of the signal generator optics according to the invention.
- the ring portions 13 of the second type are arranged at angles to the LED 1 such that the respective light beams 16 incident on the central circular lines 15 of the ring portions 13 are reflected parallel to the longitudinal axis of the signal transmitter optics.
- the training is such that the lines 16 are the same distance from each other.
- the shielding element 5 is arranged at such an axial distance from the LED 1 that its straight edge edge 17 does not project straight into the light cone 11.
- the shielding element 5 is hollow and has a funnel shape, through the interior of the shielding element 5, the beams of light emitted by the LED 1 in the longitudinal direction of the signal transmitter optics and at an acute angle thereto can be used Shielding element 5 pass freely. These rays of light are in FIG. 3 indicated by the reference numeral 18.
- the sun's rays 19 incident at an angle to the longitudinal axis of the beacon optics are emitted by the reflector 4, i. from its ring portions 13 of the second type to the center arranged in the reflector 4 arranged shielding 5, where they are absorbed by the black color of the shielding element 5. This also applies to the incident on the inner surface of the shielding element 5 sun rays 20.
- FIG. 4 shows that the funnel-shaped shielding member 5 is provided with support legs 21, which are the holes 22 in the cooling plate 2, on which the LED 1 is fixed, are engaged.
- FIG. 5 shows an alternative embodiment in which the shielding element 5 is fixed with a support arm 23 on a front screen 24 which is fixed to the edge of the reflector 4.
- FIG. 6 shows a side emitting LED 1 in a arranged on a board 25 state.
- Such an LED is - as mentioned above - available under the name Luxeon Star on the market.
- FIG. 7 shows a perspective view of the traffic light 9 with the built-signaling device optics.
- the front lens 6 is covered by a front part 25 of the traffic light 9.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Signalgeberoptik zum Einbau in eine Verkehrsampel, mit einer Lichtquelle, die eine Frontscheibe beleuchtet. Die Erfindung ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich für Kleinsignalgeber für Radfahrer und Fußgänger geeignet.
- Bei einem niedrigen Sonnenstand und frontaler Beleuchtungsrichtung werden bei den bisher verwendeten Verkehrsampeln Phantomlichteigenschaften erkennbar. Das vom Inneren einer Verkehrsampel zurückgestrahlte Sonnenlicht macht es schwierig zu erkennen, ob ein Signalgeber durch seine eingebaute Lichtquelle oder durch das einfallende Sonnenlicht beleuchtet ist, wodurch eine erhebliche Verkehrsgefährdung hervorgerufen werden kann.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Signalgeberoptik zum Einbau in eine Verkehrsampel anzugeben, bei der das Auftreten von Phantomlicht reduziert ist.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
- Die Erfindung sieht vor, dass die Lichtquelle der Signalgeberoptik im Zentrum eines Reflektors angeordnet ist und dass sich ein rohr- oder trichterförmiges Abschirmelement in einem kleinen axialen Abstand vor der Lichtquelle im Zentrum des Reflektors befindet, das von dem Reflektor reflektierte Sonnenstrahlen absorbiert.
- Bei der Lichtquelle handelt es sich bevorzugt um eine LED, die vom den seiten-emittierenden (side emitting) Typ ist. Eine derartige LED strahlt ihr Licht überwiegend seitlich in einem Lichtkegel mit vorbestimmtem Öffnungswinkel ab und nur eine geringe Lichtmenge nach vorne, d.h. in Richtung der Längsachse der LED und der Signalgeberoptik. Eine derartige seiten-emittierende LED ist beispielsweise unter der Marke Luxeon Star in der jeweils benötigten Farbe von der Firma Lumileds Lighting U.S., LLC erhältlich.
- Dabei ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Längsmittelachse des hohlen Abschirmelementes im wesentlichen mit der Längsmittelachse der LED und des Reflektors übereinstimmt.
- Der Abstand des Abschirmelementes von der Lichtquelle ist zweckmäßigerweise so bemessen, dass das Abschirmelement die seitliche Strahlung der LED nicht abschirmt bzw. absorbiert, d.h. die rückseitige Randkante des Abschirmelementes sollte im wesentlichen am Rand des von der LED seitlich abgestrahlten Lichtkegels positioniert sein, so dass die von der LED auf der Frontscheibe hervorgerufene Beleuchtungsstärke durch das Abschirmelement nicht oder nicht merklich reduziert wird. Da das Abschirmelement eine Rohrform oder Trichterform hat, werden auch die von der Lichtquelle in Richtung Ihrer Längsachse und im spitzen Winkel zu dieser ausgesandten Lichtstrahlen von dem Abschirmelement nicht absorbiert, sondern können das hohle Abschirmelement ungehindert passieren.
- Obwohl das Abschirmelement beispielsweise eine zylindrische Rohrform haben kann, ist eine Trichterform bevorzugt, die sich mit zunehmendem Abstand von der LED verbreitert. Der Öffnungswinkel des zylindrischen Abschirmelementes liegt dabei zweckmäßigerweise im Bereich von 20 ° bis 40 °. Hierdurch kann weitgehend homogene Beleuchtung der Frontscheibe durch die LED sicher gestellt werden.
- Die Umfangswand des Abschirmelementes kann, im Längsschnitt gesehen, geradlinig verlaufen, oder aber beispielsweise einen stufenförmigen oder bogenförmigen Verlauf nehmen.
- Mit besonderem Vorteil ist vorgesehen, dass das Abschirmelement schwarz ist, womit es am besten die in die Signalgeberoptik einfallenden und von dem Reflektor zu dessen Zentrum hin reflektierten Sonnenstrahlen absorbieren kann. Zweckmäßigerweise besteht das Abschirmelement aus einem schwarz eingefärbten Kunststoff, ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt ist.
- In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Abschirmelement an der Halterung der LED befestigt ist. Diese Halterung ist vorzugsweise eine Kühlplatte. Das Abschirmelement kann Stützarme aufweisen, die in Löcher der Kühlplatte eingerastet sind.
- Bei einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Abschirmelement an der Frontscheibe der Signalgeberoptik befestigt ist.
- Wenn - wie dies bevorzugt ist - die Lichtquelle aus einer (einzigen) LED besteht, ist die Frontscheibe der Signalgeberoptik bevorzugt nicht gefärbt, sondern die Signalfarbe des Signalgebers wird in diesem Fall durch eine grüne, gelbe oder rote LED hervorgerufen.
- Der Reflektor kann jede geeignete Form haben, er kann beispielsweise ein Parabolspiegel sein. Bevorzugt ist jedoch, dass der Reflektor abwechselnd konzentrische Ringabschnitte eines ersten und eines zweiten Typs aufweist, die aneinander anschließen. Diese Ringabschnitte beginnen mit einem Ringabschnitt des ersten Typs am inneren Rand der Öffnung des Reflektors, in die die LED hineinragt, wobei sich ein Ringabschnitt eines zweiten Typs anschließt und sich diese Folge erster und zweiter Ringabschnitte bis zu einem äußeren Randbereich des Reflektors fortsetzt, der aus aneinander gesetzten Ringabschnitten des zweiten Typs bestehen oder frei von den oben erwähnten Ringabschnitten sein kann. Dabei sind die Ringabschnitte des ersten Typs in solchen Winkeln zu der LED angeordnet, dass sie keine Lichtstrahlen nach vorne zu der Frontscheibe der Signalgeberoptik reflektieren. Diese Ringabschnitte tragen somit praktisch nicht zur Beleuchtung der Frontscheibe des Signalgebers bei und reflektieren auch praktisch keine einfallenden Sonnenstrahlen zum Zentrum des Reflektors hin.
- Die Ringabschnitte des zweiten Typs sind in solchen Winkeln zu der LED angeordnet, dass sie die Lichtstrahlen näherungsweise parallel zu der Längsachse der LED in Richtung der Frontscheibe reflektieren, wobei durch Wahl geeigneter Abmessungen und Winkel der Ringabschnitte eine hochgradig homogene Beleuchtung der Frontscheibe hervorgerufen wird. Umgekehrt reflektieren die Ringabschnitte dieser bevorzugten Ausführungsform eines Reflektors die schräg von oben in die Signalgeberoptik einfallenden Sonnenstrahlen zum Bereich der Längsmittelachse des Reflektors, wo ein großer Teil der einfallenden Sonnenstrahlen von dem Abschirmelement absorbiert wird. Bei Versuchen ist ermittelt worden, dass das erfindungsgemäße Abschirmelement 20% bis 70%, in den meisten Fällen 35% bis 60% der einfallenden Sonnenstrahlen absorbiert.
- Die Erfindung sieht somit eine Signalgeberoptik vor, bei der mit einfachen, kostengünstigen Mitteln das Auftreten von Phantomlicht signifikant reduziert ist.
- Es wird betont, dass die oben beschriebenen fakultativen Merkmale, wie sie auch in den Unteransprüchen angegeben sind, auf jegliche Art im Rahmen der vorliegenden Erfindung einzeln miteinander kombiniert werden können.
- Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
- Figur 1
- einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Signalgeberoptik, eingebaut in eine Verkehrsampel;
- Figur 2
- eine vergrößerte Darstellung der Signalgeberoptik in einem Einsatzgehäuse, wobei das Abschirmelement weggelassen ist;
- Figur 3
- die Strahlungseigenschaft einer seiten-emittierenden LED im Zusammenwirken mit einer Ausführungsform des Reflektors (rechte Bildhälfte) sowie eine Darstellung der Wirkung des Abschirmelementes (linke Bildhälfte);
- Figur 4
- die Befestigung des Abschirmelementes an einer Kühlplatte;
- Figur 5
- die Befestigung des Abschirmelementes an einer Frontscheibe der Signalgeberoptik;
- Figur 6
- eine perspektivische Ansicht einer seiten-emittierenden LED und
- Figur 7
- die Signalgeberoptik in einer Verkehrsampel.
-
Figur 1 zeigt die Signalgeberoptik im eingebauten Zustand in einer Verkehrsampel in einem Vertikalschnitt. Eine LED 1 ist auf einer Kühlplatte 2 befestigt, hinter der sich im Abstand eine Platine 3 befindet, die mit der LED 1 auf nicht gezeigte Weise elektrisch verbunden ist. Die LED 1 ist im Zentrum eines Reflektors 4 angeordnet, in dessen mittige Öffnung sie hineinragt. - In einem kleinen axialen Abstand von der LED 1 ist ein trichterförmiges Abschirmelement 5 angeordnet, dessen Längsmittelachse mit der Längsmittelachse der LED 1 und der Längsmittelachse des Reflektors 4 zusammen fällt. Der Durchmesser des trichterförmigen Abschirmelementes 5 vergrößert sich kontinuierlich zu einer Streuscheibe 6 hin, die den vorderen Abschluss des Signalgebers bildet. Die Bauteile der Signalgeberoptik sind in ein Einsatzgehäuse 7 eingesetzt, das seinerseits in ein Gehäuse 8 einer Verkehrsampel 9 einsetzbar ist. Mit Hilfe von angeformten oder angebrachten Befestigungsarmen 10 wird die Verkehrsampel 9 an einen zugehörigen Mast befestigt.
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Figur 2 zeigt in einer vergrößerten Darstellung das Einsatzgehäuse 7 mit der Signalgeberoptik, jedoch ohne das Abschirmelement 5. -
Figur 3 zeigt die LED 1 mit ihrem seitlichen Lichtkegel 11 im Zusammenwirken mit dem Reflektor 4 (rechte Bildhälfte) sowie die Wirkung ihres Abschirmelementes 5 bei schräg einfallendem Sonnenlicht, und zwar bei einem Einfallswinkel von 10°. Der Reflektor 4 enthält aneinander anschließend abwechselnd Ringabschnitte 12 eines ersten Typs und Ringabschnitte 13 eines zweiten Typs. Die Ringabschnitt 12 ersten Typs, die querschnittlich geradlinig, d.h. eben ausgebildet sind, sind in solchen Winkeln zu der LED 1 angeordnet, dass die Geraden, die (querschnittlich betrachtet) diese Ringabschnitte 12 enthalten, durch den ideellen Nullpunkt oder Ausgangspunkt 14 des Lichtkegels 11 verlaufen. Damit reflektieren die Ringabschnitte 12 des ersten Typs kein Licht in Richtung der Längsachse der LED 1 bzw. der Längsachse der erfindungsgemäßen Signalgeberoptik. - Die Ringabschnitte 13 des zweiten Typs sind in solchen Winkeln zu der LED 1 angeordnet, dass die jeweils auf die mittigen Kreislinien 15 der Ringabschnitte 13 auftreffenden Lichtstrahlen 16 parallel zu der Längsachse der Signalgeberoptik reflektiert werden. Die Ausbildung ist so getroffen, dass die Linien 16 denselben Abstand voneinander haben.
- Durch diese Ausbildung wird eine weitgehend homogene Beleuchtung der Frontscheibe einer Verkehrsampel 9 hervorgerufen.
- Das Abschirmelement 5 ist in einem solchen axialen Abstand von der LED 1 angeordnet, das seine rückwärtige Randkante 17 gerade nicht in den Lichtkegel 11 hineinragt.
- Da das Abschirmelement 5 hohl ist und eine Trichterform hat, können durch das Innere des Abschirmelementes 5 die in Längsrichtung der Signalgeberoptik und im spitzen Winkel hierzu von der LED 1 ausgesandten Lichtstrahlen das Abschirmelement 5 frei passieren. Diese Lichtstrahlen sind in
Figur 3 mit dem Bezugszeichen 18 angedeutet. - Die im Winkel zu der Längsachse der Signalgeberoptik einfallenden Sonnenstrahlen 19 werden von dem Reflektor 4, d.h. von dessen Ringabschnitten 13 des zweiten Typs zu dem mittig in dem Reflektor 4 angeordneten Abschirmelement 5 reflektiert, wo sie von der schwarzen Farbe des Abschirmelementes 5 absorbiert werden. Dies trifft auch für die auf die Innenfläche des Abschirmelementes 5 auftreffenden Sonnenstrahlen 20 zu.
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Figur 4 zeigt, dass das trichterförmige Abschirmelement 5 mit Stützfüßen 21 versehen ist, die den Löchern 22 in der Kühlplatte 2, auf der die LED 1 befestigt ist, eingerastet sind. -
Figur 5 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der das Abschirmelement 5 mit einem Stützarm 23 an einer Frontscheibe 24 befestigt ist, die am Rand des Reflektors 4 befestigt ist. -
Figur 6 zeigt eine seiten-emittierende LED 1 in einem auf einer Platine 25 angeordneten Zustand. Eine solche LED ist - wie oben erwähnt - unter der Bezeichnung Luxeon Star am Markt erhältlich. -
Figur 7 zeigt eine perspektivische Ansicht der Verkehrsampel 9 mit der eingebauten Signalgeberoptik. Die vordere Streuscheibe 6 ist von einem Frontteil 25 der Ampel 9 überdeckt.
Claims (10)
- Signalgeberoptik zum Einbau in eine Verkehrsampel, mit einer Lichtquelle, die eine Frontscheibe beleuchtet,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lichtquelle eine LED (1) ist, die von dem seiten-emittierenden Typ ist und im Zentrum eines Reflektors (4) angeordnet ist,
und dass ein rohr- oder trichterförmiges Abschirmelement (5) in einem kleinen axialen Abstand von der LED (1) im Zentrum des Reflektors (4) angeordnet ist und von dem Reflektor (4) reflektierte Sonnenstrahlen absorbiert. - Signalgeberoptik nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Längsmittelachse des Abschirmelementes (5) im wesentlichen mit der Längsmittelachse der LED (1) und des Reflektors (4) übereinstimmt. - Signalgeberoptik nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der axiale Abstand des Abschirmelementes (5) von der LED (1) so bemessen ist, dass die rückwärtige Randkante des Abschirmelementes (5) im wesentlichen am Randbereich des seitlichen Lichtkegels (11) der LED (1) angeordnet ist. - Signalgeberoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Abschirmelement (5) eine Trichterform hat, die sich mit zunehmenden Abstand von der LED (1) verbreitert. - Signalgeberoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Abschirmelement (5) an der Halterung der LED (1) befestigt ist. - Signalgeberoptik nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Halterung eine Kühlplatte (2) ist, und dass das Abschirmelement (5) Stützfüße (24) aufweist, die in die Kühlplatte (3) eingerastet sind. - Signalgeberoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Abschirmelement (5) an einer Frontscheibe (24) der Signalgeberoptik befestigt ist. - Signalgeberoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Abschirmelement (5) schwarz ist. - Signalgeberoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Reflektor (4) abwechselnd konzentrisch angeordnete Ringabschnitte eines ersten Typs (12) und eines zweiten Typs (13) aufweist, wobei die Ringabschnitte des ersten Typs (12) in solchen Winkeln zu der LED (1) angeordnet sind, dass sie keine Lichtstrahlen zu der Frontscheibe reflektieren, und wobei die Ringabschnitte des zweiten Typs (13) in solchen Winkeln zu der LED (1) angeordnet sind, dass sie Lichtstrahlen näherungsweise parallel zu der Längsachse der Signalgeberoptik reflektieren. - Signalgeberoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Abschirmelement (5) 20% bis 70%, vorzugsweise 35% bis 60% der einfallenden Sonnenstrahlen absorbiert.
Priority Applications (5)
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Family Applications (1)
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