DE102007061125A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen von Wasser in einer Kraftstoff/Wasser-Trennanordnung - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen von Wasser in einer Kraftstoff/Wasser-Trennanordnung Download PDFInfo
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Abstract
Es
wird ein Verfahren zum Erfassen von Wasser in einer Kraftstoff/Wasser-Trennanordnung,
die in einem Kraftstoffsystem eines Verbrennungsmotors angeordnet
ist, geschaffen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: A) Überwachen
eines einzelnen wahlweise aktivierbaren Sensors in der Kraftstoff/Wasser-Trennanordnung,
um das Vorhandensein von Wasser zu erfassen; B) Bestimmen, ob der
Sensor für
größer oder gleich
einem ersten vorgegebenen Prozentsatz einer Zeit, jedoch kleiner
oder gleich einem zweiten vorgegebenen Prozentsatz einer Zeit aktiviert
ist, und Erzeugen einer ersten Warnstufe, falls dies zutrifft; und
C) Bestimmen, ob der Sensor für
größer als
den zweiten vorgegebenen Prozentsatz einer Zeit aktiviert ist, und
Erzeugen einer zweiten Warnstufe, falls dies zutrifft. Außerdem wird
eine Vorrichtung offenbart, die konfiguriert ist, um das beanspruchte Verfahren
auszuführen.
Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und auf ein Verfahren zum Erfassen von Wasser in einer Kraftstoff/Wasser-Abscheidungs- bzw. Trennanordnung in einem Kraftstoffsystem, das mit einem Verbrennungsmotor funktional verbunden ist.
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Eine Wasserverunreinigung in flüssigen Kohlenwasserstoff-Kraftstoffen kann von vielen Quellen stammen. Spuren von Wasser sind im Kraftstoff aufgrund von Raffinations- und Reinigungsprozessen, die in den Erdölraffinerien ausgeführt werden, vorhanden. Außerdem kann Wasser in Kraftstofftanks einsickern oder sich als Kondensation in Lagertanks oder Tanklastwagen bilden. Ferner kann, wenn Kraftstoff in einen Kraftstofftank eines Fahrzeugs eingeleitet wird, Wasser durch Kondensation gebildet werden oder unabsichtlich in den Kraftstofftank eindringen.
- Verbrennungsmotoren, die Benzinkraftstoffe verbrennen, können verhältnismäßig große Wassermengen aufnehmen, bevor Probleme wie etwa ein schlechtes Antriebsverhalten und ein Motorstillstand auftreten. Verbrennungsmotoren, die Dieselkraftstoffe verbrennen, sind jedoch gegenüber Wasser, das dem Kraftstoff beigemischt ist, viel weniger tolerant. Diese Motoren verwenden typischerweise Hochdruckpumpen und Kraftstoffeinspritzvorrichtungen zum Einleiten von mit Druck beaufschlagtem Kraft stoff in den Verbrennungsmotor. Die Pumpe und die Einspritzeinrichtungen sind Präzisionsvorrichtungen, die gegenüber Wasser empfindlich sind, das eine geringe Schmierfähigkeit und eine korrosive Wirkung an Metallen hat. Unter dem Gesichtspunkt des Betriebsverhaltens kann dem Kraftstoff beigemischtes Wasser eine Rauheit des Motorbetriebs, einen Leistungsverlust und eine schlechte Startfähigkeit insbesondere bei einem Kaltstart hervorrufen.
- Die Verwendung von Kraftstoff/Wasser-Trennanordnungen in Kraftstoffsystemen von Verbrennungsmotoren ist auf dem Gebiet bekannt. die Kraftstoff/Wasser-Trennanordnungen enthalten typischerweise einen Wasservorratsbehälter, der konfiguriert ist, um Wasser aufzunehmen, das von dem Kraftstoff getrennt worden ist. In dem Wasservorratsbehälter kann ein Sensor vorgesehen sein, um das Vorhandensein von Wasser zu erfassen und um eine Warnung für die Bedienungsperson des Fahrzeugs zu erzeugen. Die Steuersysteme, die verwendet werden, um den Sensor zu überwachen, enthalten typischerweise ein Routine des "Springschutz"-Typs ("debounced type"), die betreibbar ist, um eine intermittierende Aktivierung des Sensors aufgrund des Schwappens von Wasser während der Bewegung des Fahrzeugs zu ignorieren. Als solche bieten typische Steuersysteme, die einen einzelnen Sensor verwenden, die Möglichkeit, einen einzelnen Pegel, d. h. einen kritischen Wasserpegel in dem Kraftstoff/Wasser-Trenner zu erfassen.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Es wird ein Verfahren zum Erfassen von Wasser in einer Kraftstoff/Wasser-Trennanordnung, die in einem Kraftstoffsystem eines Verbrennungsmotors angeordnet ist, geschaffen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: A) Überwachen eines einzelnen wahlweise aktivierbaren Sensors wie etwa eines Sensors des Leitfähigkeitstyps oder des Schwimmertyps in der Kraftstoff/Wasser-Trennanordnung, um das Vorhandensein von Wasser zu erfassen; B) Bestimmen, ob der Sensor für größer oder gleich einem ersten vorgegebenen Prozentsatz einer Zeit, jedoch kleiner oder gleich einem zweiten vorgegebenen Prozentsatz einer Zeit aktiviert ist, und Erzeugen einer ersten Warnstufe, falls dies zutrifft; und C) Bestimmen, ob der Sensor für größer als den zweiten vorgegebenen Prozentsatz einer Zeit aktiviert ist und Erzeugen einer zweiten Warnstufe, falls dies zutrifft.
- Die erste Warnstufe kann die Form eines sichtbaren und/oder hörbaren Alarms haben. Die zweite Warnstufe, die kritischer als die erste Warnstufe ist, kann wenigstens eine der folgenden Aktionen umfassen: A) Abschalten des Verbrennungsmotors; B) Begrenzen der maximalen Leistung des Verbrennungsmotors; C) Begrenzen der Drehzahl des Verbrennungsmotors; und D) Verringern des Einspritzdrucks des Kraftstoffsystems.
- Außerdem wird eine Vorrichtung zum Erfassen von Wasser in einer Kraftstoff/Wasser-Trennanordnung, die in einem Kraftstoffsystem eines Verbrennungsmotors angeordnet ist, geschaffen. Die Vorrichtung umfasst einen Wasservorratsbehälter, der in Bezug auf die Kraftstoff/Wasser-Trennanordnung angeordnet ist und betreibbar ist, um Wasser zu enthalten. Ein einzelner wahlweiser aktivierbarer Sensor ist in Bezug auf den Wasservorratsbehälter angebracht und betreibbar, um Wasser in dem Vorratsbehälter zu erfassen. Es ist ein Controller vorgesehen und ausreichend programmiert, um: A) den Sensor zu überwachen, um das Vorhandensein von Wasser zu erfassen; B) zu bestimmen, ob der Sensor für größer oder gleich einem ersten vorgegebenen Prozentsatz einer Zeit, jedoch kleiner oder gleich einem zweiten vorgegebenen Prozentsatz einer Zeit aktiviert ist, und um eine erste Warnstufe zu befehlen, falls dies zutrifft; und C) zu bestimmen, ob der Sensor für größer als den zweiten vorgegebenen Prozentsatz einer Zeit aktiviert ist, und um eine zweite Warnstufe zu befehlen, falls dies zutrifft.
- Die obigen Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung der besten Arten zum Ausführen der Erfindung ohne weiteres deutlich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
- KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors, der ein Kraftstoffsystem und einen Controller gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst; und -
2 ist ein Verfahren im Format eines Ablaufplans, der ein Verfahren zum Erfassen von Wasser in dem Kraftstoffsystem von1 veranschaulicht, das durch den Controller von1 ausgeführt wird. - BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
- In
1 ist ein Verbrennungsmotor10 gezeigt, der ein Kraftstoffsystem besitzt, das allgemein mit12 bezeichnet ist und mit ihm funktional verbunden ist. Der Verbrennungsmotor10 von1 ist ein Motor für Dieselkraftstoff mit Kompressionszündung. Der Fachmann erkennt jedoch, dass die beanspruchte Erfindung auch auf andere Typen von Verbrennungsmotoren, etwa auf Benzinmotoren mit Funkenzündung angewendet werden kann. Das Kraftstoffsystem12 enthält einen Kraftstoffvorratsbehälter oder -tank14 , der konfiguriert ist, um eine vorgegebene Kraftstoff menge16 zu enthalten. Ein Kraftstoffaufnehmer18 ist in Bezug auf eine Kraftstoffpumpe20 angebracht und betreibbar, um Kraftstoff16 zu der Kraftstoffpumpe20 zu leiten, wo er anschließend mit Druck beaufschlagt wird, um durch eine Leitung24 zu einer Kraftstoff/Wasser-Trennanordnung22 geliefert zu werden. Obwohl die Kraftstoffpumpe20 von1 stromaufwärts von der Kraftstoff/Wasser-Trennanordnung gezeigt ist, erkennt der Fachmann, dass die Kraftstoffpumpe20 auch stromabwärts von der Kraftstoff/Wasser-Trennanordnung22 angeordnet werden kann, ohne den Umfang dessen, was beansprucht wird, zu verlassen. - Die Kraftstoff/Wasser-Trennanordnung
22 umfasst ein Filterelement26 und einen Wassertrenner28 , die konfiguriert sind, um Partikelmaterial bzw. Wasser30 aus dem Kraftstoff16 zu entfernen. Die Kraftstoff/Wasser-Trennanordnung22 besitzt einen an ihr angebrachten Wasservorratsbehälter32 , der betreibbar ist, um Wasser30 aufzunehmen, das aus dem Kraftstoff16 extrahiert wird, wenn er sich durch die Kraftstoff/Wasser-Trennanordnung22 bewegt. In Bezug auf den Wasservorratsbehälter32 ist ein Sensor34 angebracht, der in Gegenwart von Wasser30 wahlweise aktivierbar ist. Der Sensor34 kann ein Sensor des Leitfähigkeitstyps oder ein Sensor des Schwimmertyps sein, dessen Konstruktion und dessen Funktionsweise dem Fachmann wohl bekannt sind. Der Fachmann kann zusätzliche Sensortypen erkennen, die verwendet werden können, ohne den Umfang dessen, was beansprucht ist, zu verlassen. - Der Kraftstoff
16 wird von der Kraftstoff/Wasser-Trennanordnung22 über eine Leitung38 zu einer Einspritzpumpe36 geleitet. Die Kraftstoff/ Wasser-Trennanordnung22 ist vorzugsweise sehr nahe bei der Einspritzpumpe36 angeordnet, um die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung, die durch eine Verunreinigung des Kraftstoffs16 stromabwärts von der Kraftstoff/Wasser-Trennanordnung22 verursacht wird, zu verringern. Die Ein spritzpumpe36 ist betreibbar, um den Kraftstoff16 mit einem hohen Druck zu beaufschlagen, wobei sie durch eine Leitung42 anschließend mit der Einspritzanordnung40 in Verbindung steht. Die Einspritzanordnung40 enthält nicht gezeigte Kraftstoffeinspritzeinrichtungen, die betreibbar sind, um eine vorgegebene Menge Kraftstoff16 wahlweise und variabel in den Verbrennungsmotor10 einzuspritzen, damit er darin verbrannt wird. Eine Rückführungsleitung44 ist vorgesehen, um Kraftstoff16 in dem Kraftstoffsystem12 zurückzuführen. - Es ist ein Controller
46 vorgesehen, der mit dem Sensor34 und dem Verbrennungsmotor10 kommuniziert. Der Controller46 ist vorzugsweise eine Einheit auf der Basis eines im Voraus programmierbaren Mikroprozessors eines Typs, der dem Fachmann bekannt ist. Der Controller46 ist konfiguriert, um Signale von dem Sensor34 zu überwachen und zu empfangen, um festzustellen, wenn der Sensor34 aktiviert wird, d. h. wenn in dem Wasservorratsbehälter32 Wasser vorhanden ist. Weiterhin ist der Controller46 konfiguriert, um Signale von dem Verbrennungsmotor10 zu empfangen, um dadurch verschiedene Betriebsbedingungen wie etwa die Motordrehzahl und die Motorlast zu überwachen und um Steuersignale bereitzustellen, um den Betrieb des Verbrennungsmotors10 zu beeinflussen. Ferner ist der Controller46 betreibbar, um Steuersignale für die Einspritzpumpe36 bereitzustellen, um den Einspritzdruck des Kraftstoffs16 , der zu der Einspritzanordnung40 transportiert wird, zu beeinflussen. - Durch den Controller
46 werden in Übereinstimmung mit einem Verfahren52 von2 ein hörbarer Alarm48 , etwa durch einen Lautsprecher, und ein sichtbarer Alarm50 , etwa durch eine Leuchte, gesteuert, um die Bedienungsperson des Fahrzeugs zu warnen, wenn eine vorgegebene Menge an Wasser30 in dem Wasservorratsbehälter32 vorhanden ist. Nun wird auf2 und weiterhin auf1 Bezug genommen, wobei in2 das Verfahren52 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. Der Controller46 ist ausreichend programmiert oder konfiguriert, um das Verfahren52 zu implementieren. Das Verfahren52 beginnt beim Schritt54 und geht weiter zum Schritt56 , wo bestimmt wird, ob eine intermittierende Aktivierung des Sensors34 als Folge des Schwappens von Wasser30 in dem Wasservorratsbehälter32 aufgrund der Fahrzeugbewegung auftritt. Wenn keine intermittierende Aktivierung des Sensors34 auftritt, geht das Verfahren weiter zum Schritt54 . Falls jedoch eine intermittierende Aktivierung des Sensors34 auftritt, geht das Verfahren52 weiter zum Schritt58 , wo bestimmt wird, ob der Sensor34 für größer oder gleich einem ersten vorgegebenen Prozentsatz einer Zeit, jedoch kleiner oder gleich einem zweiten vorgegebenen Prozentsatz einer Zeit aktiviert ist. Der erste und der zweite vorgegebenen Zeitprozentsatzwert sind vorgegebene Kalibrierungswerte, die experimentell oder durch Analyse gewonnen werden und für verschiedene Kraftstoffsysteme unterschiedlich sind. Der Zeitprozentsatz wird durch Dividieren der Zeitdauer, in der der Sensor34 aktiviert wird, durch die Summe aus der Betriebsdauer, d. h. der Zeitdauer, in der der Sensor34 aktiviert wird, und aus der Zeitdauer, in der der Sensor34 inaktiv ist, bestimmt. Falls die Bestimmung im Schritt58 falsch ist, führt das Verfahren52 eine Schleife aus, bis die Bestimmung wahr ist. Falls die Bestimmung im Schritt58 wahr ist, geht das Verfahren52 weiter zum Schritt60 , in dem eine erste Warnstufe für die Bedienungsperson des Fahrzeugs erzeugt wird. Die erste Warnstufe gibt an, dass sich Wasser30 bis zu einem unkritischen Pegel in dem Wasservorratsbehälter32 angesammelt hat und dass der Wasservorratsbehälter32 geleert werden sollte. Die erste Warnstufe umfasst vorzugsweise die Aktion einer sichtbaren und/oder hörbaren Warnung. Die erste Warnstufe kann durch den Controller76 implementiert sein, der den Betrieb des sichtbaren Alarms50 und/oder des hörbaren Alarms48 steuert. - Das Verfahren
52 geht dann weiter zum Schritt62 , wo bestimmt wird, ob der Sensor34 für größer als den zweiten vorgegebenen Prozentsatz einer Zeit, aktiviert ist. Falls der Sensor34 nicht für größer als den zweiten vorgegebenen Prozentsatz einer Zeit aktiviert ist, führt das Verfahren52 eine Schleife aus, bis der Wert "wahr" auftritt. Das Verfahren52 geht dann weiter zum Schritt64 , in dem eine zweite Warnstufe für die Bedienungsperson erzeugt wird, die angibt, dass das Wasser30 in dem Wasservorratsbehälter32 einen kritischen Pegel erreicht hat und dass der Wasservorratsbehälter32 geleert werden sollte. Die zweite Warnstufe ist kritischer als die erste Warnstufe, wobei der Controller46 wenigstens eine der folgenden Aktionen befehlen kann: A) Abschalten des Verbrennungsmotors10 ; B) Begrenzen der Maximalleistung des Verbrennungsmotors10 ; C) Begrenzen der Drehzahl des Verbrennungsmotors10 ; und D) Verringern des Einspritzdrucks des Kraftstoffsystems12 . Der Controller46 kann vorzugsweise fortgesetzt die zweite Warnstufe erzeugen, bis das Wasser30 aus dem Wasservorratsbehälter32 entleert worden ist. Weiterhin können Informationen über die Historie in dem Controller46 für eine spätere Wiedergewinnung gespeichert werden, etwa die Länge der Zeitdauer, in der der Verbrennungsmotor10 mit einem kritischen Wasserpegel30 in dem Wasservorratsbehälter32 betrieben wurde. Diese Informationen über die Historie können nützlich sein, wenn der Verbrennungsmotor10 gewartet wird, um die Diagnose von Betriebsverhaltensproblemen in Verbindung mit der Korrosion des Kraftstoffsystems12 zu unterstützen. - Der erste und der zweite Prozentsatz der Zeit sind kalibrierte Werte, die für jede der verschiedenen Kraftstoff/Wasser-Trennanordnungen und Sensorkonfigurationen bestimmt werden müssen. Das Verfahren und die Vorrichtung der beanspruchten Erfindung ermöglichen die Erfassung eines unkritischen und eines kritischen Pegels des Wassers
30 in dem Was servorratsbehälter32 der Kraftstoff/Wasser-Trennanordnung22 unter Verwendung eines einzelnen Sensors34 . - Obwohl die besten Arten zum Ausführen der Erfindung im Einzelnen beschrieben worden sind, werden jene, die mit dem Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht, vertraut sind, verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen erkennen, um die Erfindung innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche in die Praxis umzusetzen.
Claims (15)
- Verfahren zum Erfassen von Wasser in einer Kraftstoff/Wasser-Trennanordnung, die in einem Kraftstoffsystem eines Verbrennungsmotors angeordnet ist, wobei das Verfahren umfasst: Überwachen eines einzelnen wahlweise aktivierbaren Sensors in der Kraftstoff/Wasser-Trennanordnung, um das Vorhandensein von Wasser zu erfassen; Bestimmen, ob der Sensor für größer oder gleich einem ersten vorgegebenen Prozentsatz einer Zeit, jedoch kleiner oder gleich einem zweiten vorgegebenen Prozentsatz einer Zeit aktiviert ist, und Erzeugen einer ersten Warnstufe, falls dies zutrifft; und Bestimmen, ob der Sensor für größer als den zweiten vorgegebenen Prozentsatz einer Zeit aktiviert ist, und Erzeugen einer zweiten Warnstufe, falls dies zutrifft.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Warnstufe ein hörbarer Alarm und/oder ein sichtbarer Alarm ist.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zweite Warnstufe wenigstens eine der folgenden Aktionen umfasst: Abschalten des Verbrennungsmotors, Begrenzen der Maximalleistung des Verbrennungsmotors, Begrenzen der Drehzahl des Verbrennungsmotors und Verringern des Einspritzdrucks des Kraftstoffsystems.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Sensor entweder ein Sensor des Schwimmertyps oder ein Sensor des Leitfähigkeitstyps ist.
- Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das fortgesetzte Erzeugen der zweiten Warnstufe, bis das Wasser in dem Kraftstoff/Wasser-Trenner entleert worden ist, umfasst.
- Vorrichtung zum Erfassen von Wasser in einer Kraftstoff/Wasser-Trennanordnung, die in einem Kraftstoffsystem eines Verbrennungsmotors angeordnet ist, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Wasservorratsbehälter, der in Bezug auf die Kraftstoff/Wasser-Trennanordnung angebracht ist und betreibbar ist, um Wasser zu enthalten; einen einzelnen wahlweise aktivierbaren Sensor, der in Bezug auf den Wasservorratsbehälter angebracht ist und betreibbar ist, um Wasser in dem Vorratsbehälter zu erfassen; einen Controller, der ausreichend programmiert ist, um: den Sensor zu überwachen, um das Vorhandensein von Wasser zu erfassen; zu bestimmen, ob der Sensor für größer oder gleich einem ersten vorgegebenen Prozentsatz einer Zeit, jedoch kleiner oder gleich einem zweiten vorgegebenen Prozentsatz einer Zeit aktiviert ist, und um eine erste Warnstufe zu befehlen, falls dies zutrifft; und zu bestimmen, ob der Sensor für größer als den zweiten vorgegebenen Prozentsatz einer Zeit aktiviert ist, und um eine zweite Warnstufe zu befehlen, falls dies zutrifft.
- Vorrichtung nach Anspruch 6, die ferner umfasst: einen hörbaren Alarm; und wobei der Controller konfiguriert ist, um den hörbaren Alarm zu aktivieren, wenn die erste Warnstufe befohlen wird.
- Vorrichtung nach Anspruch 6, die ferner umfasst: einen sichtbaren Alarm; und wobei der Controller konfiguriert ist, um den sichtbaren Alarm zu aktivieren, wenn die erste Warnstufe befohlen ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Controller konfiguriert ist, um wenigstens eine der folgenden Aktionen auszuführen: Abschalten des Verbrennungsmotors, Begrenzen der Maximalleistung des Verbrennungsmotors, Begrenzen der Drehzahl des Verbrennungsmotors, Verringern des Einspritzdrucks des Kraftstoffsystems und Speichern von Informationen über die Historie, wenn die zweite Warnstufe befohlen ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Verbrennungsmotor ein Motor mit Kompressionszündung ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Verbrennungsmotor mit Funkenzündung ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Sensor ein Sensor des Schwimmertyps oder ein Sensor des Leitfähigkeitstyps ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Kraftstoff/Wasser-Trennanordnung ein Filterelement enthält.
- Verfahren zum Erfassen von Wasser in einer Kraftstoff/Wasser-Trennanordnung, die in einem Kraftstoffsystem eines Verbrennungsmotors angeordnet ist, wobei das Verfahren umfasst: Überwachen eines einzelnen wahlweise aktivierbaren Sensors in der Kraftstoff/Wasser-Trennanordnung, um das Vorhandensein von Wasser zu erfassen; Bestimmen, ob der Sensor für größer oder gleich einem ersten vorgegebenen Prozentsatz einer Zeit, jedoch kleiner oder gleich einem zweiten vorgegebenen Prozentsatz einer Zeit aktiviert ist, und Erzeugen eines hörbaren Alarms und/oder eines sichtbaren Alarms, falls dies zutrifft; und Bestimmen, ob der Sensor für größer als den zweiten vorgegebenen Prozentsatz einer Zeit aktiviert ist, und Ausführen wenigstens einer der folgenden Aktionen: Abschalten des Verbrennungsmotors, Begrenzen der Maximalleistung des Verbrennungsmotors, Begrenzen der Drehzahl des Verbrennungsmotors und Verringern des Einspritzdrucks des Kraftstoffsystems, falls dies zutrifft.
- Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Verbrennungsmotor entweder ein Verbrennungsmotor mit Funkenzündung oder ein Verbrennungsmotor mit Kompressionszündung ist.
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