WO2015110489A1 - Fahrzeug-solarmodul - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a vehicle solar module according to the preamble of patent claim 1 and a vehicle equipped with such a vehicle solar module according to claim 10.
- a generic vehicle solar module is known from DE 10 2004 003 328 B4.
- a solar cell composite which consists of embedded in a hot melt adhesive composite, flexible solar cells, laminated directly to a body part.
- the solar cell composite is thus inseparably connected to a specially shaped body component and can only be used with this.
- the flexible thin-film solar cells used there have only a low efficiency.
- the object of the invention is to provide a vehicle solar module which can be easily produced and used in a simple manner in conjunction with different vehicles.
- a carrier component serves on one side for receiving the solar cell composite and on the other side for adaptation and fastening. on an external body component.
- the support member is adapted with the shape of its inner side to the contour of the outer body part.
- the carrier component has on its outer side a receptacle for the solar cell composite.
- the receptacle is preferably formed by a recessed well adapted to the contour and the dimensions of the solar cell composite.
- the solar cell composite is supported on its underside by the bottom of the tub over the entire surface stable. At its lateral edges, the solar cell composite is surrounded by the tub rim on the carrier component and thus well protected.
- the support member is provided with a streamlined front part and / or side part and / or rear part, so that it adapts aerodynamically favorable to the contour of the vehicle or the outer body part
- the support member has on its inside at least one Groove for receiving a seal.
- the carrier component is tightly connected to the outer body component, so that no disturbing wind noise occurs.
- the outer body component is formed by a vehicle roof
- a holder which is suitable for interacting with the holder arranged on the carrier component is suitable. preferably provided in a near a side rail arranged welding trench or on a roof rail or fastened.
- At least one contact for electrically connecting the solar cells with lines and / or electronic components integrated in the carrier component and optionally for connection to the on-board electronics of the vehicle is preferably provided on the carrier component.
- the carrier component is preferably produced as a plastic composite component, for example made of glass fiber reinforced plastic (GRP).
- GRP glass fiber reinforced plastic
- Fig. 1 is a schematic perspective view of the roof area of a
- FIG. 2 shows a schematic perspective view according to FIG. 1 in an exploded view
- FIG. 3 is a side view of a carrier component and a solar cell composite
- FIG. 4 shows a schematic longitudinal section through a vehicle solar module arranged on an outer body component
- FIG. 5 shows a perspective partial section through an edge region of a vehicle roof
- FIG. 6 shows a partial region of a vehicle solar module with a holder
- FIG. 7 shows a partial longitudinal section through a vehicle solar module.
- a vehicle solar module 10 is shown already mounted on a vehicle roof 22 of a vehicle 20 only partially shown. From Vehicle 20 are next to the vehicle roof 22 only the side rails 24, the A-pillars 26 and its B-pillars 28 shown.
- the solar vehicle module 10 is formed from a solar cell composite 12 and a carrier component 14.
- a plurality of solar cells 122 electrically connected to one another are connected to a carrier assembly 124 formed, for example, from hot melt adhesive films.
- the carrier assembly 124 preferably has an at least one-dimensional curved shape, wherein the individual solar cells 122 are preferably rigid in themselves and embed in the carrier composite 124 in the manner of a curved polygonal line.
- the carrier component 14 is preferably designed as a plastic composite component, in particular as a glass fiber reinforced plastic component (GRP).
- GRP glass fiber reinforced plastic component
- a production of the support member 14 as a thermoformed plastic tray is possible lent.
- the support member 14 has on its outer side a receptacle in the form of a recessed trough 142, in which the solar cell composite 12 fits fitting.
- the attachment of the solar cell composite 12 in this trough-shaped receptacle 142 preferably takes place by means of an adhesive 15.
- the solar cell composite 12 can still be covered at the top by a pane or protective film, which then likewise preferably fits into the receptacle 142 ,
- the carrier component 14 is preferably largely adapted to its contour on the outer body component 22, in the example on its inner side 141 facing the vehicle roof 22.
- the seal 18 serves according to FIG. 4 for sealing the carrier component 14 with respect to the outer body component 22.
- the carrier component 14 is adapted aerodynamically to the body component 22 with its front part 144, its side parts 148 and its rear part 146. This adjustment takes place via an inclined surface, as shown in FIGS. 1 to 3, via a curve, as shown in FIG. 4, or via a combination of both, as shown in FIG.
- at least one bracket 16 is integrated, which serves for attachment to a bracket 25, which is preferably provided as standard on the vehicle 20.
- a hook-shaped holder 1 6 is shown, which is embedded with an anchorage 1 62 in the material of the support member 14 and protrudes with an angled hook down from this.
- the matching bracket 25 is shown in FIG. It is a recess arranged in a welding trench 23 between the vehicle roof 22 and a side rail 24, which is normally concealed by a removable or displaceable cover and which also serves to receive roof carrier systems or a roof rail.
- brackets 1 6 in the region of the four corners of the support member 14 and a corresponding number of brackets 25 on the associated body part 22 are present.
- Holder 1 6 and brackets 25 may be formed in many ways, such as stud bolts and nut-shaped thread, as a bayonet-like sliding or screw caps or the like.
- At least one electrical contact 32, 34, at least one electrical line 36 and optionally further electrical components are integrated into the carrier component 14, such as a control board and / or a storage medium 30 in the form of flat batteries or ultracapacitors.
- the vehicle solar module 10 described above is outstandingly suitable for retrofitting to the vast majority of existing vehicles, wherein only the contour of the inside of the carrier component 14 and the holder 1 6 must be adapted to the respective vehicle 20.
- the domed solar cell composite 12 and the shape of the well 142 on the outside of the support member 14 may remain unchanged for all applications. This is despite an individual Rise adaptation of the underside of the support member 14 to different vehicles cost-effective production possible.
- a vehicle roof part which can be permanently installed or openable a hood or a boot lid can also be considered as outer body components.
- a vehicle solar module 10 can also be advantageously used on buses, trucks, ships or railway wagons except on a passenger car.
- an electrical connection to the on-board electronics of the vehicle 20 After attaching the vehicle solar module 10 on the vehicle 20, for example via the contact 34 and a line connection, not shown, an electrical connection to the on-board electronics of the vehicle 20.
- an electrical connection to the on-board electronics of the vehicle 20 can also on the holder 1 6 and the holder 25 electrical contacts for such Connection can be provided so that they provide at the same time in addition to the mechanical attachment at the same time for the electrical Kon-.
- the primary energy requirement of a vehicle can be significantly reduced.
- vehicle batteries of electric or hybrid vehicles may also be charged in the state of the vehicle 20, or the generated electrical energy may be used for air conditioning or to support the active interior ventilation of the vehicle.
- the CO2 balance is significantly improved and the environmental friendliness increased, which is reflected in addition to a lower fuel consumption in a more favorable motor vehicle tax.
- the simple retrofitting these improvements can be subsequently effected even in vehicles already in circulation.
- the retrofitting of the vehicle solar module 10 of the present invention may contribute to the approval of the operation of a vehicle even under such harsher conditions. LIST OF REFERENCE NUMBERS
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Solarmodul (10) mit in einen Trägerverbund (124) eingebetteten Solarzellen (122) zur Befestigung an einem äußeren Karosseriebauteil (22) eines Fahrzeugs (20). Für eine einfache Verwendung an unterschiedlichen Fahrzeugen ist erfindungsgemäß ein Trägerbauteil (14) vorgesehen, mit dessen Außenseite ein vom Trägerverbund (124) und den Solarzellen (122) gebildeter Solarzellen-Verbund (12) verbunden ist, dessen Innenseite (141) an die Kontur des äußeren Karosseriebauteils (22) angepasst ist und das wenigstens einen Halter (16) zur Verbindung mit einer am äußeren Karosseriebauteil (22) vorgesehenen Halterung (25) aufweist.
Description
Fahrzeug-Solarmodul
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Solarmodul gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein mit einem derartigen Fahrzeug-Solarmodul ausgestattetes Fahrzeug gemäß Patentanspruch 10. Ein gattungsgemäßes Fahrzeug-Solarmodul ist aus der DE 10 2004 003 328 B4 bekannt. Bei diesem wird ein Solarzellenverbund, der aus in einen Schmelzkleber-Verbund eingebetteten, flexiblen Solarzellen besteht, unmittelbar auf ein Karosserieteil auflaminiert. Der Solarzellenverbund ist somit untrennbar mit einem speziell geformten Karosseriebauteil verbunden und nur mit diesem verwendbar. Die dort verwendeten flexiblen Dünnschicht-Solarzellen weisen nur einen geringen Wirkungsgrad auf.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeug-Solarmodul zu schaffen, das einfach herstellbar und in einfacher Weise in Verbindung mit unterschiedlichen Fahrzeu- gen verwendbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Fahrzeug-Solarmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß dient ein Trägerbauteil auf der einen Seite zur Aufnahme des Solarzellen-Verbunds und auf der anderen Seite zur Adaptierung und Befesti-
gung an einem äußeren Karosseriebauteil. Das Trägerbauteil ist mit der Form seiner Innenseite an die Kontur des äußeren Karosseriebauteils angepasst. Durch eine Verwendung unterschiedlicher Teil-Werkzeuge kann bei der Herstellung des Trägerbauteils dessen Innenseite an unterschiedliche Fahrzeuge und deren äußerer Karosseriebauteile in einfacher Weise angepasst werden, ohne dass die Kontur der Außenseite des Trägerbauteils, die zur Aufnahme des Solarzellen-Verbunds dient, geändert werden muss. In das Trägerbauteil ist wenigstens ein Halter integriert, der zur lösbaren Befestigung am Karosseriebauteil dient. Der Halter kann entsprechend einer bereits serienmäßig am Fahrzeug vor- handenen Halterung ausgewählt bzw. gestaltet werden.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass das Trägerbauteil an seiner Außenseite eine Aufnahme für den Solarzellen-Verbund aufweist. Die Aufnahme wird bevorzugt von einer an die Kontur und die Maße des Solarzellen-Verbunds angepassten vertieften Wanne gebildet. Dadurch wird der Solarzellen-Verbund auf seiner Unterseite durch den Boden der Wanne vollflächig stabil abgestützt. An seinen seitlichen Rändern ist der Solarzellen-Verbund durch den Wannenrand am Trägerbauteil umgeben und dadurch gut geschützt. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Trägerbauteil mit einem strömungsgünstig geformten Vorderteil und/oder Seitenteil und/oder Hinterteil versehen, so dass es sich aerodynamisch günstig an die Kontur des Fahrzeugs bzw. des äußeren Karosseriebauteils anpasst Vorteilhaft weist das Trägerbauteil an seiner Innenseite wenigstens eine Nut zur Aufnahme einer Dichtung auf. Mittels dieser Dichtung wird das Trägerbauteil gegenüber dem äußeren Karosseriebauteil dicht angebunden, so dass keine störenden Fahrtwindgeräusche entstehen. Wenn gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform das äußere Karosseriebauteil von einem Fahrzeugdach gebildet wird, ist eine für ein Zusammenwirken mit dem am Trägerbauteil angeordneten Halter geeignete Halterung be-
vorzugt in einem nahe einem Seitenholm angeordneten Schweißgraben oder an einer Dachreling vorgesehen oder befestigbar.
Am Trägerbauteil ist bevorzugt wenigstens ein Kontakt zur elektrischen Verbin- dung der Solarzellen mit in das Trägerbauteil integrierten Leitungen und/oder elektronischen Bauteilen sowie optional zur Anbindung an die Bordelektronik des Fahrzeugs vorgesehen.
Das Trägerbauteil ist bevorzugt als Kunststoff-Verbundbauteil, beispielsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) hergestellt. Mittels eines austauschbaren unteren Werkzeugs lässt sich dabei die Kontur der Innenseite in einfacher Weise an verschiedene Fahrzeuge bzw. an deren äußere Karosseriebauteile anpassen. Alternativ ist auch eine Herstellung des Trägerbauteils 14 als tiefgezogene Kunststoffwanne möglich.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht des Dachbereichs eines
Fahrzeugs mit einem darauf angeordneten Fahrzeug-Solarmodul;
Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht gemäß Figur 1 in einer Explosion-Darstellung;
Fig. 3 eine Seitenansicht eines Trägerbauteils und eines Solarzellen- Verbunds;
Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt durch ein auf einem äußeren Karosseriebauteil angeordnetes Fahrzeug-Solarmodul;
Fig. 5 einen perspektivischen Teilschnitt durch einen Randbereich eines Fahrzeugdaches;
Fig. 6 einen Teilbereich eines Fahrzeug-Solarmoduls mit einem Halter; und Fig. 7 einen Teillängsschnitt durch ein Fahrzeug-Solarmodul.
In Fig. 1 ist ein Fahrzeug-Solarmodul 10 in bereits montierten Zustand auf einem Fahrzeugdach 22 eines nur teilweise dargestellten Fahrzeugs 20 gezeigt. Vom
Fahrzeug 20 sind neben dem Fahrzeugdach 22 nur dessen Seitenholme 24, dessen A-Säulen 26 und dessen B-Säulen 28 dargestellt.
Das Fahrzeug-Solarmodul 10 wird gebildet aus einem Solarzellen-Verbund 12 und einem Trägerbauteil 14. Im Solarzellen-Verbund 12 sind mehrere untereinander elektrisch verbundene Solarzellen 122 mit einem beispielsweise aus Schmelzklebefolien gebildeten Trägerverbund 124 verbunden. Der Trägerverbund 124 weist bevorzugt eine zumindest eindimensional gewölbte Form auf, wobei die einzelnen Solarzellen 122 in sich bevorzugt steif sind und sich nach Art eines gewölbten Polygonzuges in den Trägerverbund 124 einbetten.
Das Trägerbauteil 14 ist bevorzugt als Kunststoff-Verbundbauteil, insbesondere als Glasfaser verstärktes Kunststoffbauteil (GFK) ausgebildet. Alternativ ist auch eine Herstellung des Trägerbauteils 14 als tiefgezogene Kunststoffwanne mög- lieh. Das Trägerbauteil 14 weist an seiner Außenseite eine Aufnahme in Form einer vertieften Wanne 142 auf, in die sich der Solarzellen-Verbund 12 passend einlegt. Die Befestigung des Solarzellen-Verbunds 12 in dieser wannenförmigen Aufnahme 142 erfolgt bevorzugt durch einen Kleber 15. Optional kann der Solarzellen-Verbund 12 nach oben noch durch eine Scheibe oder Schutzfolie abge- deckt sein, die sich dann ebenfalls bevorzugt mit in die Aufnahme 142 einfügt.
Das Trägerbauteil 14 ist an seiner dem äußeren Karosseriebauteil 22, im Beispiel an seiner dem Fahrzeugdach 22 zugewandten Innenseite 141 bevorzugt weitestgehend an dessen Kontur angepasst. An der Innenseite 141 des Trägerbauteils 14 ist im Randbereich bevorzugt wenigstens eine Nut 149 vorgesehen, die zur Aufnahme einer Dichtung 18 dient. Die Dichtung 18 dient gemäß Fig. 4 zur Abdichtung des Trägerbauteils 14 gegenüber dem äußeren Karosseriebauteil 22.
Das Trägerbauteil 14 ist mit seinem Vorderteil 144, seinen Seitenteilen 148 und seinem Hinterteil 146 strömungsgünstig an das Karosseriebauteil 22 angepasst. Diese Anpassung erfolgt über eine Schrägfläche, wie in den Figuren 1 bis 3 gezeigt, über eine Rundung, wie in Figur 4 gezeigt oder über eine Kombination aus beiden, wie in Figur 7 gezeigt.
In das Trägerbauteil 14 ist wenigstens eine Halterung 16 integriert, die zur Befestigung an einer Halterung 25 dient, die am Fahrzeug 20 bevorzugt serienmäßig vorhanden ist. In Figur 6 ist beispielsweise ein hakenförmiger Halter 1 6 gezeigt, der mit einer Verankerung 1 62 in das Material des Trägerbauteils 14 eingebettet ist und mit einem abgewinkelten Haken nach unten aus diesem hervorragt.
Die dazu passende Halterung 25 ist in Figur 5 gezeigt. Es handelt sich dabei um eine in einem Schweißgraben 23 zwischen dem Fahrzeugdach 22 und einem Sei- tenholm 24 angeordnete Vertiefung, die normalerweise von einer entnehmbaren oder verschiebbaren Abdeckung verdeckt wird und die auch zur Aufnahme von Dachträgersystemen oder einer Dachreling dient.
Bevorzugt sind wenigstens vier Halterungen 1 6 im Bereich der vier Ecken des Trägerbauteils 14 und eine entsprechende Zahl von Halterungen 25 am zugeordneten Karosserieteil 22 vorhanden.
Halter 1 6 und Halterungen 25 können in vielfältiger Weise ausgebildet sein, beispielsweise als Stehbolzen und Mutter-förmige Gewinde, als bajonettartige Schiebe-oder Drehverschlüsse oder dergleichen.
In das Trägerbauteil 14 sind gemäß Figur 7 auch wenigstens ein elektrischer Kontakt 32, 34, wenigstens eine elektrische Leitung 36 und optional weitere elektrische Bauteile integriert, wie beispielsweise eine Steuerplatine und/oder ein Speichermedium 30 in Form von Flachbatterien oder Ultrakondensatoren.
Das vorstehend beschriebene Fahrzeug-Solarmodul 10 eignet sich hervorragend zur Nachrüstung an den allermeisten vorhandenen Fahrzeugen, wobei lediglich die Kontur der Innenseite des Trägerbauteils 14 und die Halter 1 6 an das jeweili- ge Fahrzeug 20 angepasst werden müssen. Der gewölbte Solarzellen-Verbund 12 und die Form der Wanne 142 an der Außenseite des Trägerbauteils 14 können für alle Anwendungen unverändert bleiben. Hierdurch ist trotz einer individu-
eilen Anpassung der Unterseite des Trägerbauteils 14 an verschiedene Fahrzeuge eine kostengünstige Fertigung möglich.
Als äußere Karosseriebauteile kommen neben einem Fahrzeugdach 22 bei- spielsweise auch ein Fahrzeug-Dachteil, das fest installiert oder öffnungsfähig sein kann, eine Motorhaube oder ein Kofferraumdeckel in Betracht. Außer an einem Personenkraftwagen kann ein derartiges Fahrzeug-Solarmodul 10 auch an Bussen, Lastkraftwagen, Schiffen oder Eisenbahnwaggons vorteilhaft verwendet werden.
Nach Anbringung des Fahrzeug-Solarmodul 10 am Fahrzeug 20 erfolgt beispielsweise über den Kontakt 34 und eine nicht dargestellte Leitungsverbindung eine elektrische Anbindung an die Bordelektronik des Fahrzeugs 20. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung können auch am Halter 1 6 und der Halterung 25 elektrische Kontakte für eine derartige Verbindung vorgesehen sein, so dass diese neben der mechanischen Befestigung auch zugleich für die elektrische Kon- taktierung sorgen.
Durch das erfindungsgemäße Fahrzeug-Solarmodul 10 kann der Primärenergie- bedarf eines Fahrzeugs signifikant gesenkt werden. So können beispielsweise Fahrzeugbatterien von Elektro- oder Hybrid-Fahrzeugen auch im Stand des Fahrzeugs 20 aufgeladen werden oder die erzeugte elektrische Energie wird zur Klimatisierung oder zur Unterstützung der aktiven Innenraumbelüftung des Fahrzeugs verwendet. In jedem Falle wird die C02-Bilanz deutlich verbessert und die Umweltfreundlichkeit erhöht, was sich neben einem niedrigeren Kraftstoff- Verbrauch auch in einer günstigeren Kraftfahrzeugsteuer niederschlägt. Durch die einfache Nachrüstung können diese Verbesserungen auch bei bereits im Verkehr befindlichen Fahrzeugen nachträglich bewirkt werden. An Orten mit aufgrund häufiger Smog-Wetterlagen verschärften Umwelt-Gesetzen kann die Nachrüstung des erfindungsgemäßen Fahrzeug-Solarmoduls 10 zu einer Zulassung des Betriebs eines Fahrzeugs auch unter solchen verschärften Bedingungen beitragen.
Bezugszeichenliste
Fahrzeug-Solarmodul
Solarzellen-Verbund
Solarzelle
Trägerverbund
Trägerbauteil
Innenseite (von 14)
Wanne
Vorderteil
Hinterteil
Seitenteil
Nut
Kleber
Halter
Verankerung
Dichtung
Fahrzeug
(äußeres) Karosseriebauteil
(Fahrzeugdach)
Schweißgraben
Seitenholm
Halterung
A-Säule
B-Säule
Speichermedium
Kontakt
Kontakt
Leitung
Claims
Patentansprüche
Fahrzeug-Solarmodul (10) mit in einen Trägerverbund (124) eingebetteten Solarzellen (122) zur Befestigung an einem äußeren Karosseriebauteil (22) eines Fahrzeugs (20), gekennzeichnet durch ein Trägerbauteil (14), mit dessen Außenseite ein vom Trägerverbund (124) und den Solarzellen (122) gebildeter Solarzellen-Verbund (12) verbunden ist, dessen Innenseite (141 ) an die Kontur des äußeren Karosseriebauteils (22) angepasst ist und das wenigstens einen Halter (1 6) zur Verbindung mit einer am äußeren Karosseriebauteil (22) vorgesehenen Halterung (25) aufweist.
Fahrzeug-Solarmodul (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerbauteil (14) an seiner Außenseite eine Aufnahme (142) für den Solarzellen-Verbund (12) aufweist.
Fahrzeug-Solarmodul (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (142) von einer an die Kontur und die Maße des Solarzellen-Verbunds (12) angepassten vertieften Wanne (142) gebildet wird.
Fahrzeug-Solarmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerbauteil (14) mit einem strömungsgünstig geformten Vorderteil (144), und/oder Seitenteil (148) und/oder Hinterteil (146) versehen ist.
Fahrzeug-Solarmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerbauteil (14) an seiner Innenseite (141 ) wenigstens eine Nut (149) zur Aufnahme einer Dichtung (18) aufweist.
Fahrzeug-Solarmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Karosseriebauteil von einem
Fahrzeugdach (22) gebildet wird und die Halterung (25) in einem nahe einem Seitenholm (24) angeordneten Schweißgraben (23) oder an einer Dachreling vorgesehen oder befestigbar ist.
Fahrzeug-Solarmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in das Trägerbauteil (14) wenigstens ein Kontakt (32) zur elektrischen Verbindung der Solarzellen (122) integriert ist.
Fahrzeug-Solarmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in das Trägerbauteil (14) wenigstens ein elektronisches Bauteil (30) integriert ist.
Fahrzeug-Solarmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerbauteil (14) als Kunststoff- Verbundbauteil ausgebildet ist.
Fahrzeug mit einem Fahrzeug-Solarmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug- Solarmodul (10) mit der Bordelektronik des Fahrzeugs (20) verbunden ist.
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