DE3403301A1 - Aufheizbare spritzkopf-dueseneinrichtung fuer eine kunstharz-spritzgussmaschine - Google Patents
Aufheizbare spritzkopf-dueseneinrichtung fuer eine kunstharz-spritzgussmaschineInfo
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Description
PATENTANWÄLTE :
ANDRAE - FLACH · HAUG · KNEISSL
EUROPEAN PATENT ATTORNEYS
ROSENHEIM Dipl.-Phys. Dieter Flach Max-Josefs-Platz 6
D-8200 Rosenheim Telefon: (0 8031) 173 52 Telegramm: Physicist Rosenhelm
MÜNCHEN
Dipl.-Chem. Dr.Steffen Andrae
Dipl.-Ing. Dietmar Haug Dipl.-Chem.Dr.Richard Kneissl
Steinstrasse 44 D-8000 München 80 Telefon: (0 89)48 20 89 Telegramm: pagema München
Telex: 5 216281 afho d
Shigeru TSUTSUMI, 1165, Touyama-machi, Yonezawa-shi,
Yamagata-ken, Japan
60 P 81
Aufheizbare Spritzkopf-Düseneinrichtung für eine Kunstharz-Spritzgußmaschine
Die Erfindung betrifft eine aufheizbare Spritzkopf-Düseneinrichtung
für eine Kunstharz-Spritzgußmaschine.
Es ist bekannt, daß derartige aufheizbare Spritzguß-Düsen beim Einsetzen in einen Formtrichter einer Spritzgußmaschine
verwendet werden. Dann wird geschmolzenes Harz von einem Angußverteiler in einen Hohlraum eingespritzt oder das gekühlte
und erstarrte Harz wird in einem Anguß periodisch aufgeheizt und geschmolzen und dann periodisch in den
Hohlraum eingespritzt.
Die Figuren 1 bis 4 zeigen jeweilige Darstellungen einer herkömmlichen aufheizbaren Spritzguß-Düseneinrichtung.
—9—
Dabei zeigen im einzelnen:
Figur 1 : eine Seitenansicht einer herkömmlichen aufheizbaren
Spritzguß-Düseneinrichtung; 5
Figur 2 : eine Schnittdarstellung längs der Linie II-II
in Figur 1;
Figur 3 : eine Rückansicht von Figur 2;
Figur 4 : eine erweiterte Schnittdarstellung der herkömmlichen aufheizbaren Spritzguß-Düseneinrichtung,
die in einer Form eingesetzt ist.
1982 hat der vorliegende Anmelder in Japan eine Patentanmeldung 57-68184 eingereicht, die diese herkömmliche
aufheizbare Spritzguß-Düseneinrichtung betrifft.
Nachfolgend wird ein Beispiel dieser herkömmlichen aufheizbaren und mit einer Spitze versehenen Düseneinrichtung unter
Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 beschrieben.
Mit B ist eine aufheizbare Spritzguß-Düseneinrichtung bezeichnet,
die eine Konusdüse oder -spitze 1, einen zylindrischen Körper 2 in der Mitte und einen rückwärtigen
scheibenförmigen Flansch 3 umfaßt.
Mit 4 ist ein konkaver Flußkanal bezeichnet, der in Axialrichtung längs der Konusdüse 1 und des zylindrischen Körpers
2 gebildet ist. Die Anzahl der konkaven Flußkanäle 4 ist wahlweise, wobei in diesem Ausführungsbeispiel zwei
-3-
konkave Flußkanäle 4 mit zwei Kanälen 5 in Verbindung stehen, die sich zu einem Durchfluß 15 an der Öffnung 5a
des scheibenförmigen Flansches 3 vereinigen.
Die aufheizbare Spritzguß-Düseneinrichtung B„ ist aus einem
hitzeundurchlassigen Metall, z. B. rostfreiem Stahl oder dergleichen hergestellt. Zusätzlich ist deren äußere Oberfläche
thermisch mit einer Oxidschicht isoliert.
Im Inneren der aufheizbaren Spritzguß-Düse B„ ist eine
Aufheizeinrichtung 6 zum örtlichen Beheizen einer Spitze la der Konusdüse 1 und eine zweite Aufheizeinrichtung 7 zum
Beheizen des zylindrischen Körpers 2 angeordnet.
Die Aufheizeinrichtung 6 steht mit einem Leitungsdraht 6a und die zweite Aufheizeinrichtung 7 mit einem Leitungsdraht
7a in Verbindung. Die beiden Leitungsdrähte 6a und 7a sind mit einer (nicht gezeigten) Energieversorgungsquelle
von einer Seitenöffnung 8 in dem scheibenförmigen Flansch 3 verbunden. Jede der Aufheizeinrichtungen 6 und 7 ist
durch die Verbindung mit der Düse B„ geerdet.
Mit dem vorstehend erwähnten Aufbau wird die aufheizbare Spritzguß-Düse Bn wie in Figur 4 gezeigt in einen
Anguß oder Eingußtrichter S„ einer Form oder eines Gußmodells
M mittels einer Eingußhülse oder eines sog. Angußverteilers 9 eingesetzt. Somit sind sowohl die aufheizbare
Spritzguß-Düse 3„ als auch ein Rohrverteiler 14 zusammen durch eine Mehrzahl von O-Ringen 13 abgedichtet, wobei
der von flüssigem Harz durchströmte Durchfluß 15 des Rohrverteilers 14 mit der öffnung 5a des scheibenförmigen Flansches
3 in Verbindung steht.
-4-
-V-
Demgemäß ist ein äußerer Flußkanal 11 zwischen dem Gießtrichter S„ und der aufheizbaren Spritzguß-Düse BQ gebildet,
wobei der scheibenförmige Flansch 3 an den Gießtrichter SQ an- und eingepaßt und mit der Hingußhülse 9 an
einer Seitenwand 10 des Flansches 3 in Berührung steht. Somit nimmt die Spitze la der Konusdüse 1 eine Lage gegenüber
zum Anguß 17' des (Formgebungs-) Hohlraumes 16 ein.
■Wenn das geschmolzene Harz in die Form über eine Düse der Spritzgußmaschine eingespritzt wird, dann fließt dieses über
den Harzstrom-Durchfluß 15 in die beiden Kanäle 5 und strömt über die konkaven Flußkanäle 4 und den äußeren
Flußkanal 11 vereinigt zum Anguß 17' .
Die vorstehend erläuterte herkömmliche aufheizbare Spritzguß-Düseneinrichtung
hat die folgenden Unzuträglichkeiten und Nachteile:
(1) Der Durchfluß 15 ist gegabelt und an der Öffnung 5a abgebogen und teilt sich in zwei Flußkanäle 5 und zwei
konkave Flußkanäle 4. In der mittleren Stufe ist der äußere Flußkanal 11 von rohrförmiger Form. Demgemäß wirkt, wenn
flüssiges Harz unter Druck zugeführt wird, ein gewisser Widerstand von den Wandoberflächen der Flußkanäle auf
das flüssige Harz, so daß der Druckverlust größer wird.
(2) Da das flüssige Harz, das in den Kanälen 5, 4 und strömt, durch die eingebauten Aufheizeinrichtungen 6 und
in der aufheizbaren Spritzguß-Düse Bn erhitzt wird, kann
das flüssige Harz erstarren und sich an der inneren Oberfläche des Gießtrichters SQ festsetzen.
-s-
Aufgrund des inneren Heizsystems wird nämlich solch ein
Phänomen an der inneren Oberfläche des Gießtrichters S„ entfernt von der Heizeinrichtung 6 und 7 verursacht. Folglich
wird die Strömung des geschmolzenen Harzes schlechter und der Druckverlust steigt an.
(3) Die Lage der Spitze la der Konusdüse 1 wird durch den Kontakt der Seitenwand 10 des scheibenförmigen Flansches 3
mit der Singußhülse 9 festgelegt. Der scheibenförmige Flansch 3 ist nämlich an den Eingießtrichter S„ angepaßt,
so daß die Lage der aufheizbaren Spritzguß-Düse B„ auf deren rückwärtigen Seite festgelegt ist. Demgemäß reagiert
die Konusdüse 1 empfindlich gegenüber Vibrationen, wodurch deren exakte Zentrierung bezogen auf den Anguß 17 schwierig
wird.
Aufgabe der Erfindung ist es von daher, eine Spritzguß-Düseneinrichtung
für eine Kunstharz-Spritzguß-Formmaschine zu schaffen, mittels derer der Druckverlust während der
Einspritz-Stehzeit verringert und die Lage einer Heizdüse leicht und genau festgelegt werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen
gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Als besonders bemerkenswert ist festzuhalten, daß erfindungsgemäß ein gerader Harzstrom-Flußkanal in Axiallage
im zylindrischen Körper der aufheizbaren Spritzguß-Düsen-
-6-
einrichtung ausgebildet ist und daß daß durch den geraden Flußkanal durchströmende geschmolzene Harz durch
eine äußere Aufheizvorrichtung erhitzt wird. Ferner ist ein zylindrischer Körper der Heizspritzguß-Düseneinrichtung in
der Nähe der Heizdüse an den Formgießtrichter angepaßt, wodurch die Lage der Heizdüse leicht und genau festgelegt
werden kann.
Vv'eitere Vorteile, Einzelnheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus der anhand der Zeichnungen
gegebenen Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Ansprüchen. Dabei zeigen im einzelnen:
Figur 5 : eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen
aufheizbaren Spritzguß-Düseneinrichtung;
15
Figur 6 : eine Frontansicht der Einrichtung nach Fig. 5;
Figur 7 : eine Vertikal-Schnittdarstellung der aufheizbaren Spritzguß-Düseneinrichtung nach Figur
5, die in eine Form eingesetzt ist;
Figur 8 : eine Vertikalschnittdarstellung eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles;
Figur 9 : eine Frontdarstellung des zweiten Ausführungsbeispieles;
Figur 10 : eine vertikale Schnittdarstellung eines dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles.
30
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 5 bis 7 ein erstes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung erläutert.
Mit B1 ist eine aufheizbare Spritzguß-Düse bezeichnet, die
einen rückwärtigen scheibenförmigen Flansch 17 , in der Mitte einen zylindrischen Körper b mit einem Flansch 18
zur Lagebegrenzung und eine Heizdüse bzw. Heizspitze c mit einer Kopf spitze umfaßt.
Der zylindrische Körper b besteht aus einem Körperteil 19 und einem Hülsenteil 20. Im Inneren des Körperteiles 19 ist
ein gerader Harzfluß-Kanal 21 gebildet, der mit einem Seitenabschnitt . der Heizspitze c in Verbindung steht.
Der gerade Flußkanal 21 besteht aus einem Hauptkanal 21a und einem Zweigkanal 21b, der mit dem Seitenabschnitt
der Heizspitze c in Verbindung steht. Längs des Umfanges des Hauptkanales 21 a als auch des Zweigkanales 21b ist
eine spulenförmige Körperheizung 22 ausgebildet. Die spulenförmige Körperheizung 22 ist durch das Hülsenteil 20 abgedeckt
und hiermit durch Verschweißen einheitlich ausgebildet. Der mit der Spitzdüse c verbundene zylindrische Körper b
weist an seinem Ende eine flache Form auf, wobei er aber auch auf die Heizspitze c zu abgeschrägt ausgebildet sein
kann. Im Inneren der Heizspitze c ist ein Hohlraum 23 ausgebildet, in dem eine Heizung 24 nur zum lokalen und
periodischen Aufheizen eines Spitzendes eingebaut ist.
Mit 25 ist ein Weg bezeichnet, der mit einer Nut g in Verbindung steht, in der die eine Spule umfassende Heizung
eingebaut ist. Die Spitzenheizung 24 ist mit einem Leitungsdraht 24a verbunden, der über den Weg 25 und die Nut g
geführt ist.
-8-
AO
-I-
Der Leitungsdraht 24a wird von einer Einziehöffnung 26, die im Flansch 17 gebildet ist, eingezogen. Zusätzlich zum
Leitungsdraht 24a sind ein Leitungsdraht 22a zum Aufheizen der spulenförmigen Heizung 22 und ein Leitungsdraht 27a
für einen Sensor 27 in der Nähe der Körperheizung 22 von der Einziehöffnung 26 eingezogen und verlegt. Die beiden
Heizungen 22 und 24 sind durch Verbinden mit dem zylindrischen Körper b geerdet.
Die Heizung 24 in der Heizspitze c kann durch eine in den Zeichnungen nicht gezeigte Steuer- und Regeleinheit an- und
ausgeschaltet werden.
Mit 28 ist eine wärmebeständige und sich thermisch ausdehnende aus Plastik bestehende Dichtmuffe bezeichnet. .
Die aus Plastik bestehende Dichtmuffe 28 ist an den Flansch 18 angepaßt.
Mit M ist eine Form und mit 29 ein Hohlraum mit einem Anguß 29a bezeichnet. Bezugsziffer 30 bezeichnet einen Rohrverteiler
und Bezugsziffer 30a einen Angmßverteiler oder Hauptkanal. Mit 32 ist eine Angußhülse gekennzeichnet,
durch die ein Eingußkanal 32a verläuft. Ein Bolzen ist mit der Bezugsziffer 33 bezeichnet. Mit dem Symbol S1 ist ein
Gießtrichter zur Aufnahme und Anordnung einer aufheizbaren Spritzguß-Düse B1 in der Form M bezeichnet. Mit a
ist eine Luftkühlungs-Einrichtung zum Kühlen des Angusses 29a der Form M bezeichnet.
Nachfolgend wird die Funktionsweise des ersten Ausführungsbeispielses
der Erfindung beschrieben.
—9—
Die Heizspitze c der aufheizbaren Spritzguß-Düse B1 wird
in den Gießtrichter S1 der Form M eingesetzt. Dann wird
die Dichtmuffe 28 des zylindrischen Körpers b und der Flansch 17 in den Gießtrichter S- eingebaut. In der Folge
sind die beiden Flansche 17 und 18 mit Seitenwänden 34 bzw. 35 verbunden. Nachfolgend wird die aufheizbare
Spritzguß-Düse B1 mittels des Bolzens 33 mit dem Rohrverteiler
30 verbunden, wobei eine Öffnung des geraden Flußkanals 21 mit dem Hauptkanal 30a des Rohrverteilers 30
verbunden wird.
Somit wird die Zentrierung des Angusses 29a bezüglich der Heizspitze c im Bereich der Dichtungsmuffe 28, die am nähesten
zur Heizspitze c liegt, bewerkstelligt und ausgeführt. Demgemäß wird die Endspitze der Heizspitze c exakt justiert,
so daß die aufheizbare Spritzguß-Düse B. aus dieser Lage
niemals herausgleitet.
Wenn das geschmolzene Harz in den Eingußkanal 32a der Eingußhülse 32 eingespritzt wird, dann wird dieses endgültig
in den Hohlraum 29 zum Anguß 29a über den Hauptkanal 30a, den geraden Flußkanal 21 und einen Raum s des Gießtrichters
S1 eingespritzt.
Da der gerade Flußkanal 21 durch den Hauptkanal 21a und durch den leicht geneigten Zweigkanal 21b gebildet werden,
wird der Widerstand der Wandoberflächen der beiden Kanäle 21a und 21b kleiner, wodurch der Druckverlust zum Nachführen
des flüssigen Harzes verringert wird. Da das flüssige durch den Flußkanal 21 strömende Harz durch die
äußere Heizung 22 aufgeheizt wird, kann es ferner nicht wie bei dem herkömmlichen Verfahren erstarren.
-10-
Wenn die Temperatur des zylindrischen Körpers b durch die
Heizung 22 ansteigt, unterliegt die darauf eingebaute Dichtungsmuffe 28 einer thermischen Dehnung, so daß jede Lücke
zwischen dem Gießtrichter S. und der aufheizbaren Spritzguß-Düse
B1 vollkommen abgedichtet ist.
Der Raum s des Gießtrichters S-, in dem das geschmolzene Harz entlang der Heizspitze c vorhanden ist, wird durch
die Kopf- oder Spitzenheizung 24 aufgeheizt, während das entlang der Form M bestehende Harz durch Kühlungseinrichtungen
verdichtet wird und erstarrt. Deshalb ist der mit einer bestimmten Weite versehene Harzfluß-Kanal am Umfang
der Heizspitze c vom Zweitkanal 21b zum Anguß 29a ausgebildet. Somit wird, wenn geschmolzenes Harz unter Anwendung
von Druck zugeführt wird, kein Druckverlust entstehen.
Wenn der Formvorgang durch Einspritzen des geschmolzenen
Harzes in den Hohlraum 29 beendet ist, dann wird die Kopfheizung 24 der Heizspitze c abgeschaltet und das geschmolzene
Harz im Anguß 29a gekühlt und verfestigt sich durch die Kühlungseinrichtung a in der Nähe des Angusses 29a.
Wenn jedoch der Formzyklus erneut gestartet wird, dann wird die Betätigung der Kühleinrichtung unterbrochen und
die Kopf heizung 24 angeschaltet, so daß das erstarrte Harz im Anguß 29a wieder schmilzt.
Die Kopf heizung 24 kann ständig vorgeheizt sein. Ferner kann das Verfahren zur Verstärkung des Kühleffektes für
das geschmolzene Harz im Anguß 29a wahlweise dadurch vorgenommen werden, indem die Kopfheizung 24 mit der Kühleinrichtung
a synchronisiert wird. Natürlich ist es wahlweise möglich, die Kopf heizung 24 ausschließlich zu betätigen.
-M-
Die Kunststoffdichtmuffe 28 ist sehr wirksam zur Erzeugung des Dichteffektes. Dabei ist sie nicht nur zur Lagebegrenzung
der aufheizbaren Spritzguß- Düse B1 , sondern auch zur
Verhinderung eines Leckverlustes an geschmolzenem Harz nicht immer unumgänglich. Demgegenmäß kann die Plastik-Dichtmuffe
28 durch ein rostfreies Stahlteil ersetzt werden, das einheitlich zusammen mit dem zylindrischen Körper b
hergestellt werden kann.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 8 und 9 erläutert.
Da die gleichen Konstruktionsteile wie in Figur 7 die gleichen
Bezugsziffern haben, wird deren Beschreibung insoweit übergangen.
Gemäß des zweiten Ausführungsbeispieles sind, wie in Fig. 8 gezeigt ist, zwei Zweigkanälte 21b vorgesehen. Da der
Hauptkanal 21a sich auf den Raum a des Eingießtrichters S. hin zu gabelt, wird der Versorgungs- und Zuführeffekt
des geschmolzenen Harzes weiter verbessert. Weitere Vorteile und Wirkungen des zweiten Ausführungsbeispieles sind
die gleichen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
Nachfolgend wird ein drittes Ausführungsbeispiel ,der Erfindung
unter Bezugnahme auf Figur 10 beschrieben.
Die wie in Figur 7 gezeigten gleichen Konstruktionsteile haben dabei die gleichen Bezugsziffern, so daß deren Beschreibung
insoweit übergangen wird.
Beim dritten Ausführungsbeispiel ist das Kopfende der Heizspitze c abgeflacht, wobei nämlich die Heizspitze c annähernd
kegelstumpfförmige Form aufweist. Ferner ist eine Luftkühlungs-Einrichtung a.. in der Heizspitze c mit solch
einem abgeflachten Kopf ausgebildet.
Da der Bereich des Angusses 29a größer wird, eignet sich dieses Merkmal zur Herstellung großgeformter Artikel
mittels Spritzgußverfahren.
Da ferner die Kühleinrichtung a., in der Heizspitze c eingebaut
ist, wird der Kühleffekt im Verhältnis zum ersten und zweiten Ausführungsbeispiel sehr viel besser. Demgemäß ist
diese Erfindung sehr geeignet, um Vertiefungsabdrücke und
-markierungen an den geformten Artikeln zu verhindern.
Es wird angemerkt, daß es nützlich sein kann, die vorstehend
erwähnte Kühlungseinrichtung a- in der Heizspitze c mit einem spitzen Ende wie im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel
einzubauen.
Wie oben beschrieben ist es ein bemerkenswerter Aspekt dieser Erfindung, daß ein gerader Harzflußkanal in Axialrichtung
in dem zylindrischen Körper der aufheizbaren Spritzguß-Düseneinrichtung ausgebildet ist und das geschmolzene
und durch den geraden Flußkanal hindurchströmende Harz durch eine äußere Heizung aufgeheizt wird.
Ferner ist ein zylindrischer Körper der aufheizbaren Spritzguß-Düseneinrichtung,
der in der Nähe der Heizspitze vor-
gesehen ist, an einen Form-Gießtrichter angepaßt ist, wodurch hierdurch die Lage der Heizspitze leicht und exakt
festgelegt wird. Demgemäß ermöglicht die Erfindung ein sehr wirksames und reibungsfreies Spritzguß-Formverfahren.
Claims (5)
- PATENTANWÄLTEANDRAE - FLACH ■ HÄUG"· KNEISSLEUROPEAN PATENTPatentanwalt Dipl.-Phys. Flach, Max-Josefs-Platz 6, D-820Q Rogenhelm .ROSENHEIM Dipl.-Phys. Dieter Flach Max-Josefs-Platz 6 D-8200 Rosenheim Telefon: (0 80 31) 173 52 Telegramm: Physicist RosenhelmMÖNCHENDipl.-Chem. Dr. Steffen Andrae Dipl.-lng. Dietmar Haug Dipl.-Chem. Dr.Richard Kneissl Steinstrasse 44 D-8000 München 80 Telefon: (089) 482089 Telegramm: pagema München Telex: 5216281 afho dShigeru TSUTSUMI, 1165, Touyama-machi, Yonezawa-shi, Yamagata-ken, JapanP 81Aufheizbare Spritzkopf-Düseneinrichtung für eine Kunstharz-SpritzgußmaschineAnsprüche:l.J Aufheizbare Spritzguß-Düseneinrichtung für eine Kunstnarz-Spritzgußformmaschine, gekennzeichnet durch einen zylindrischen Körper (b), eine am vorderen Ende angeordnete und mit einem Spitzenkopf versehene Heizspitze (c), einen geraden Harz-Flußkanal (21), der in Axialrichtung im Inneren des zylindrischen Körpers Cb) ausgebildet ist und der mit einem Seitenabschnitt der Heizspitze (c) in Verbindung steht, eine Heizeinrichtung (22) zum Aufheizen-01des geschmolzenen Harzes vom Umfang her, das durch den geraden Flußkanal (21) strömt, und durch den zylindrischen Körper (t>), der in der Nähe der Heizspitze (c) in einen Form-Gießtrichter (S1) abdichtend eingebautet ist.
- 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß der zylindrische Körper (b) einen scheibenförmigen Flansch (17) am rückwärtigen Ende und einen Flansch (18) im mittleren Bereich zur Lagebegrenzung der Spritzguß-Düseneinrichtung umfaßt.
- 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Heizspitze (c) mit einem spitzen Kopfende in ihrem Inneren mit einer Kühleinrichtung (a..) zur Kühlung des spitzen Kopfendes ausgestattet ist.
- 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Körper (b) mit einer Kunststoff-Dichtmuffe (28) versehen ist, die thermisch widerstandsfähig ist und einer Wärmeausdehnung unterliegt, wobei die Kunststoff-Dichtmuffe (28) an den Flansch angepaßt ist, um auch die Lage des zylindrischen Körpers (b) in der Nähe der Heizspitze (c) festzulegen.
- 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, da durch gekennzeichnet, daß die Heizspitze (c) einen abgeflachten Kopf an ihrem Ende aufweist, wobei der äußere Umfang des abgeflachten Kopfes durch einen kreisförmigen Anguß (29a) gebildet ist, der mit einem Hohlraum (29) in Verbindung steht.
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