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Schleifen und Feinbearbeitung – Wärmeeintrag beim Schleifen beurteilen

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Schleifen und Feinbearbeitung – Wärmeeintrag beim Schleifen beurteilen

Kurzbeschreibung: Schleifbrand, Risse und Kühlschmierung erkennen, beurteilen und sicher darauf reagieren.

Zielgruppe: Ausbildung in Metalltechnik, Fertigungstechnik und Zerspanung.

Sicherheitsrahmen: Dieser Lernkurs trainiert Gefahrenerkennung, sichere Entscheidungen und Eskalation. Er ersetzt keine Unterweisung, keine praktische Qualifikation, keine Betriebsanweisung und keine betriebliche Freigabe. Änderungen an Maschine, Schleifprozess oder Kühlschmierstoffsystem erfolgen nur durch dafür befugte Personen nach betrieblicher Vorgabe.

Einleitung

Beim Schleifen entsteht in einer kleinen Kontaktzone viel Wärme. Wird mehr Wärme in das Werkstück eingetragen als ausreichend abgeführt werden kann, kann die Randzone geschädigt werden. Mögliche Folgen sind Schleifbrand, Gefüge- und Härteänderungen, ungünstige Eigenspannungen und im kritischen Fall Risse.

Deine Leitfrage lautet:

Woran erkennst Du einen kritischen Wärmeeintrag – und wann musst Du stoppen, sichern und eskalieren?

Lernziele

Nach dem Kurs kannst Du:

Wärmeeintrag: Anzeichen für erhöhte thermische Belastung nennen.
Schleifbrand: sichtbare Hinweise von einer sicheren Qualitätsaussage unterscheiden.
Kühlschmierstoff: Kühl- und Schmierwirkung fachlich einordnen.
Schleifscheibe: den Zusammenhang zwischen Scheibenzustand, Reibung und Wärme erklären.
Gefahrenerkennung: kritische Beobachtungen priorisieren.
Eskalation: einen Prozess sicher stoppen und an eine befugte Person übergeben.

Ausbildungsfall

Du arbeitest in der Ausbildung an einer Flachschleifmaschine. Ein gehärtetes Stahlbauteil soll feinbearbeitet werden.

Nach mehreren Werkstücken fällt auf:

Beobachtung	Bedeutung für Deine Entscheidung
einzelne blau-braune Verfärbungen	möglicher Hinweis auf thermische Überlastung
Kühlschmierstoffstrahl wirkt schwächer oder trifft die Kontaktzone nicht sicher	Wärmeabfuhr kann unzureichend sein
Schleifgeräusch verändert sich	Prozesszustand prüfen lassen
Oberfläche wirkt lokal verändert	Werkstück nicht einfach freigeben

Arbeitsauftrag: Entscheide nicht über neue Einstellwerte. Entscheide zuerst über Sicherheit, Prozessstopp, Teiletrennung und Eskalation.

Sichere Erstentscheidung

Schritt	Sichere Handlung
Erkennen	Auffälligkeit wahrnehmen und nicht ignorieren.
Stoppen	Prozess nach betrieblicher Vorgabe sicher beenden.
Sichern	Auffällige Teile kennzeichnen und nicht weitergeben.
Melden	Ausbilderin, Ausbilder oder verantwortliche Fachkraft informieren.
Prüfen lassen	Ursache und Werkstückzustand nach Arbeitsplan bewerten lassen.

Merksatz: Unsicherheit ist kein Grund zum Weiterproduzieren, sondern ein Grund zum Prüfen und Eskalieren.

Kurze Lerneinheiten

Lerneinheit 1: Wo entsteht die Wärme?

Beim Schleifen schneiden, pflügen und reiben viele Schleifkörner gleichzeitig. Ein großer Teil der Prozessenergie wird in Wärme umgewandelt. Kritisch wird der Wärmeeintrag, wenn die Randzone stärker erwärmt wird, als Werkstück, Schleifscheibe und Kühlschmierstoffsystem die Wärme abführen können.

Arbeitsauftrag: Markiere gedanklich drei Orte, an denen Wärme aufgenommen oder abgeführt wird: Werkstück, Schleifscheibe, Kühlschmierstoff.

Kurzfeedback: Wer nur auf die Werkstückfarbe schaut, beurteilt zu spät. Entscheidend ist der gesamte Prozesszustand.

Lerneinheit 2: Schleifbrand beurteilen

Schleifbrand bezeichnet thermisch verursachte Schädigungen der geschliffenen Randzone. Sichtbare Anlassfarben können ein Warnhinweis sein, sind aber kein vollständiger Nachweis. Auch ohne deutliche Farbe kann eine thermische Schädigung vorliegen.

Mögliche Folgen:

Randzone: Härte oder Gefüge können verändert sein.
Eigenspannung: ungünstige Spannungszustände können entstehen.
Riss: bei kritischer Schädigung können Risse entstehen.
Bauteilqualität: Maßhaltigkeit, Oberfläche und Lebensdauer können beeinträchtigt werden.

Arbeitsauftrag: Formuliere einen Satz, warum „sieht gut aus“ keine ausreichende Freigabeentscheidung ist.

Begründetes Feedback: Eine sichere Qualitätsentscheidung stützt sich auf freigegebene Prüf- und Prozesskriterien, nicht nur auf den Augenschein.

Lerneinheit 3: Risse sind ein Eskalationssignal

Risse können sicherheits- und funktionskritisch sein. Sie dürfen nicht durch „noch einmal leicht überschleifen“ eigenmächtig behandelt werden.

Sichere Entscheidung: Werkstück sperren, Prozess melden, Prüfentscheidung an die zuständige Fachkraft geben.

Prüfverfahren wie metallografische Ätzung, Härteprüfung oder Barkhausenrauschen können in geeigneten Prozessen eingesetzt werden. Auswahl, Durchführung und Bewertung gehören in qualifizierte Hände und richten sich nach Werkstoff, Zeichnung, Prüfplan und betrieblicher Freigabe.

Arbeitsauftrag: Begründe, warum ein möglicher Riss eine andere Reaktion verlangt als eine bloße optische Unregelmäßigkeit.

Lerneinheit 4: Kühlschmierung

Kühlschmierstoffe übernehmen beim Schleifen vor allem zwei Aufgaben:

Funktion	Wirkung
Kühlen	Wärme aus der Bearbeitungszone abführen.
Schmieren	Reibung und damit Wärmeentstehung und Verschleiß beeinflussen.

Zusätzlich können Späne und Abrieb aus der Kontaktzone abtransportiert werden.

Achtung: Kühlschmierstoffe können Haut und Atemwege belasten. Aerosole, Dämpfe, Leckagen und ungeeigneter Umgang sind eigene Gefährdungen. Maßgeblich sind Betriebsanweisung, Gefährdungsbeurteilung, Sicherheitsdatenblatt und betriebliche Schutzmaßnahmen.

Arbeitsauftrag: Nenne eine Gefahr bei zu geringer KSS-Zufuhr und eine Gefahr beim falschen Umgang mit KSS.

Lerneinheit 5: Schleifscheibenzustand

Eine zugesetzte oder stumpf gewordene Schleifscheibe kann mehr reiben und dadurch den Wärmeeintrag erhöhen. Das Abrichten stellt Schneidfähigkeit und Geometrie der Schleifscheibenoberfläche wieder her.

Arbeitsauftrag: Erkläre die Kette:

Schlechter Scheibenzustand → mehr Reibanteil → mehr Wärme → höheres Schadensrisiko.

Sicherheitsgrenze: Abrichten oder Werkzeugwechsel nur nach Unterweisung und Freigabe.

Lerneinheit 6: Gefahrenerkennung

Funkenflug zeigt Energieumsetzung und kann zusätzlich eine Brand- oder Zündgefahr darstellen. Bei stationärem Nassschleifen sind außerdem heiße Werkstückoberflächen, bewegte Achsen, Schleifscheibenbruch, Schleifabrieb sowie KSS-Aerosole zu berücksichtigen.

Arbeitsauftrag: Ordne jede Beobachtung einer Reaktion zu: weiterbeobachten, Prozess stoppen, Bereich sichern oder Fachkraft informieren.

Begründetes Feedback: Bei einer Beobachtung mit möglicher Personen- oder Bauteilgefahr hat die sichere Unterbrechung Vorrang vor Taktzeit und Stückzahl.

Mediengestützte Prozessbeobachtung

Werkzeugbild: Flachschleifmaschine

Beobachtungsauftrag: Suche gedanklich Schleifspindel, Werkstückbereich, Schutzbereich und Bedienzone. Nenne anschließend zwei Punkte, an denen Du vor Prozessbeginn auf einen sicheren Zustand achten würdest.

Bewegungsablauf: automatische Schleifmaschine

Datei:Saw blade sharpening machine.webm

Beobachtungsauftrag: Achte nicht auf konkrete Einstellwerte, sondern auf Bewegungsablauf, Abstand zur Schleifstelle und wiederkehrende Kontaktphasen.

Bewegungsablauf: Schleifen einer Metallform

Datei:Mould grinding.webm

Beobachtungsauftrag: Welche Hinweise auf Energieeintrag, Funken, Werkzeugkontakt und notwendige Schutzzonen erkennst Du?

Prozessvergleich: Schleifen in großem Maßstab

Datei:Schienenschleifen Köln-Merkenich.webm

Hinweis: Dieses Beispiel ist kein Flachschleifprozess aus Deiner Ausbildungsaufgabe. Es dient ausschließlich dazu, Energieeintrag, Funkenbildung und räumliche Gefahrenwirkung sichtbar zu machen.

Sichere Fertigungssimulation

Die Simulation bleibt theoretisch. Die Maschine bleibt für diese Aufgabe außer Betrieb. Es werden keine Einstellwerte verändert.

Ablaufanimation: Entscheidungskette

Bild 1 – Normalzustand
Werkstückbild unauffällig, KSS-Zufuhr plausibel, kein Warnsignal.

Bild 2 – Warnsignal
Verfärbung, ungewöhnliches Geräusch oder unsicherer KSS-Strahl tritt auf.

Bild 3 – Sicherheitsentscheidung
Prozess nach betrieblicher Vorgabe stoppen und Werkstück nicht freigeben.

Bild 4 – Eskalation
Auffälligkeit dokumentieren und verantwortliche Fachkraft hinzuziehen.

Bild 5 – Wiederfreigabe
Erst nach geklärter Ursache, Prüfung und betrieblicher Freigabe weiterarbeiten.

Simulationsauftrag A: Verfärbung

Situation: Ein Werkstück zeigt nach dem Schleifen lokal eine blau-braune Zone.

Dein Auftrag:

Prozess sicher unterbrechen.
Teil eindeutig kennzeichnen.
Keine eigenmächtige Nacharbeit beginnen.
Ursache und Prüfbedarf an die zuständige Fachkraft melden.

Feedback: Richtig ist nicht die schnellste Nacharbeit, sondern die sichere Trennung von Fertigung und Qualitätsentscheidung.

Simulationsauftrag B: KSS trifft nicht sicher

Situation: Der KSS-Strahl erreicht die Kontaktzone nicht zuverlässig.

Dein Auftrag: Entscheide zwischen „weiterproduzieren“, „selbst Düse verstellen“ oder „sicher stoppen und Freigabe einholen“.

Begründetes Feedback: Sicher ist die dritte Entscheidung. Eine unklare KSS-Zufuhr kann den Wärmeeintrag erhöhen. Eigenmächtige Eingriffe in den laufenden Maschinenbereich sind keine Lernaufgabe.

Simulationsauftrag C: Verdacht auf Riss

Situation: An einem geschliffenen Bauteil ist eine linienförmige Auffälligkeit sichtbar.

Dein Auftrag: Formuliere eine Meldung in drei Punkten: Beobachtung, Sicherheitsentscheidung, gewünschte Prüfung.

Muster: „Linienförmige Auffälligkeit an der Schleiffläche festgestellt. Teil gesperrt und Prozess nicht fortgesetzt. Bitte Prüfentscheidung nach Arbeits- und Prüfplan.“

Gestufte Hilfen

Hilfe 1: Beobachten

Frage Dich: Was hat sich gegenüber dem Normalzustand verändert?

Achte auf Werkstückoberfläche, Geräusch, KSS-Zufuhr, Schleifscheibenzustand und Prozessverhalten.

Hilfe 2: Ursache eingrenzen

Denke in vier Gruppen:

Gruppe	Leitfrage
Werkzeug	Ist die Schleifscheibe möglicherweise zugesetzt, stumpf oder beschädigt?
Kühlschmierung	Erreicht der KSS die Wirkzone zuverlässig?
Prozess	Gibt es eine erkennbare Abweichung vom freigegebenen Normalablauf?
Werkstück	Gibt es Verfärbung, Risshinweis oder Oberflächenänderung?

Hilfe 3: Sicher entscheiden

Wenn Ursache oder Bauteilzustand unklar bleiben:

Stoppen → Sichern → Melden → Prüfen lassen → erst nach Freigabe fortsetzen.

Basis-, Anwendungs- und Transferaufgaben

Basisaufgaben

Wärmeeintrag: Nenne zwei mögliche Folgen zu hoher thermischer Belastung beim Schleifen.
Kühlschmierstoff: Erkläre in einem Satz den Unterschied zwischen Kühlen und Schmieren.

Feedback: Gute Antworten nennen nicht nur „heiß“, sondern beziehen die Randzone und die Prozessqualität ein.

Anwendungsaufgaben

Gefahrenerkennung: Ein Werkstück ist optisch auffällig und der KSS-Strahl wirkt schwächer. Lege Deine ersten drei sicheren Handlungen fest.
Schleifscheibe: Begründe, warum ein schlechter Scheibenzustand den Wärmeeintrag erhöhen kann.

Feedback: Entscheidend ist die Wirkungskette. Eine sichere Antwort beginnt mit Prozesskontrolle und nicht mit eigenmächtiger Parameteränderung.

Transferaufgaben

Qualitätssicherung: Entwickle für Deinen Ausbildungsbetrieb eine kurze Eskalationskarte für Verdacht auf Schleifbrand.
Prozessüberwachung: Übertrage die Entscheidungskette auf einen anderen Feinbearbeitungsprozess mit möglichem Wärmeeintrag.

Feedback: Transfer gelingt, wenn Du nicht einzelne Maßnahmen kopierst, sondern das Prinzip „Gefahr erkennen – stoppen – sichern – prüfen – freigeben“ auf neue Situationen überträgst.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Was ist bei zu hohem Wärmeeintrag beim Schleifen möglich? (Thermische Schädigung der Werkstückrandzone) (!Nur eine Änderung der Maschinenfarbe) (!Ausschließlich ein höherer Materialpreis) (!Immer eine sofort sichtbare Verformung)

Was ist bei einem unerwarteten Hinweis auf Schleifbrand zuerst wichtig? (Prozess nach betrieblicher Vorgabe sicher stoppen) (!Werkstück sofort erneut überschleifen) (!Kühlschmierstoff mit der Hand verteilen) (!Die Auffälligkeit ignorieren)

Welche Hauptaufgabe hat Kühlschmierstoff beim Schleifen? (Wärme abführen und Reibung beeinflussen) (!Werkstück künstlich verfärben) (!Schleifscheibe schwerer machen) (!Messmittel ersetzen)

Was kann eine unzureichende Kühlschmierstoffzufuhr begünstigen? (Höheren thermischen Wärmeeintrag) (!Eine sichere Qualitätsfreigabe) (!Automatisch geringere Reibung) (!Eine vollständige Rissprüfung)

Was gilt bei fehlender sichtbarer Anlassfarbe? (Thermische Schädigung ist dadurch nicht sicher ausgeschlossen) (!Schleifbrand ist sicher ausgeschlossen) (!Das Werkstück ist automatisch freigegeben) (!Eine Prozessprüfung ist verboten)

Wozu dient das Abrichten einer Schleifscheibe? (Schneidfähigkeit und Geometrie der Schleiffläche wiederherzustellen) (!Kühlschmierstoff zu ersetzen) (!Werkstücke zu härten) (!Risse im Bauteil zu verschließen)

Wie gehst Du bei möglichem Riss am Werkstück sicher vor? (Werkstück sperren und Prüfentscheidung eskalieren) (!Riss eigenmächtig wegschleifen) (!Werkstück sofort ausliefern) (!Nur die Farbe dokumentieren)

Welche Gefährdung kann beim Nassschleifen zusätzlich auftreten? (Kühlschmierstoffaerosole in der Atemluft) (!Vollständige Beseitigung aller Gefahren) (!Automatischer Gehörschutz) (!Sichere Vermeidung jeder Hautbelastung)

Was leistet eine sichere Fertigungssimulation in diesem Kurs? (Sie trainiert Entscheidungen ohne eine Maschinenfreigabe zu ersetzen) (!Sie ersetzt die praktische Unterweisung) (!Sie erteilt automatisch Bedienberechtigung) (!Sie macht Betriebsanweisungen überflüssig)

Was ist bei unklarer Prozessabweichung die sichere Grundregel? (Stoppen sichern melden und prüfen lassen) (!Taktzeit erhöhen) (!Schutzmaßnahmen umgehen) (!Ohne Rückfrage weiterarbeiten)

Memory

Schleifbrand	thermische Randzonenschädigung
Kühlschmierstoff	Kühlen und Schmieren
Abrichten	Schneidfähigkeit wiederherstellen
Rissverdacht	Werkstück sperren
Aerosol	inhalative Gefährdung
Eskalation	verantwortliche Fachkraft hinzuziehen

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Thema
Schleifbrandverdacht	Teil sperren und prüfen lassen
Schwache KSS-Zufuhr	Prozess sicher unterbrechen
Zugesetzte Schleifscheibe	möglichen Reibungsanstieg beachten
Risshinweis	sofort eskalieren
KSS-Aerosol	Atemwegsgefährdung berücksichtigen

Kreuzworträtsel

Schleifbrand	Wie heißt eine thermisch verursachte Schädigung der geschliffenen Randzone?
Randzone	Welcher Bereich des Werkstücks ist durch Wärmeeintrag besonders betroffen?
Abrichten	Wie heißt das Wiederherstellen der Schleifscheibenoberfläche?
Aerosole	Wie heißen fein verteilte KSS-Tröpfchen in der Luft?
Eskalation	Wie heißt das Weitergeben einer unklaren oder kritischen Situation an Verantwortliche?
Kühlschmierstoff	Welches Medium führt Wärme ab und beeinflusst die Reibung?

LearningApps

Lückentext

Beim Schleifen wird ein Teil der Prozessenergie in

umgewandelt. Eine thermische Schädigung der Randzone wird als

bezeichnet. Sichtbare Anlassfarben sind ein Warnhinweis, ersetzen aber keine

. Kühlschmierstoff kann Wärme aus der Wirkzone

. Eine stumpfe oder zugesetzte Schleifscheibe kann den Anteil der

erhöhen. Bei einem Rissverdacht wird das Werkstück

. Eine unklare KSS-Zufuhr ist ein Grund für eine sichere

. Nach einem kritischen Befund darf erst nach betrieblicher

weitergearbeitet werden.

Offene Aufgaben

Leicht

Gefahrenerkennung: Erstelle eine Karte mit fünf Warnsignalen für erhöhten Wärmeeintrag.
Kühlschmierstoff: Zeichne eine einfache Skizze mit Wirkzone, Werkstück, Schleifscheibe und KSS.
Schleifbrand: Formuliere in drei Sätzen, warum Anlassfarben nur ein Hinweis sind.
Sicherheitsentscheidung: Schreibe eine kurze Meldung an Deine Ausbilderin oder Deinen Ausbilder bei auffälliger Schleiffläche.

Standard

Prozessbeobachtung: Analysiere eines der eingebetteten Videos ausschließlich unter dem Gesichtspunkt Energieeintrag und Gefahrenzone.
Fehlerkette: Erstelle ein Ursache-Wirkungs-Diagramm von schlechtem Scheibenzustand bis zum möglichen Bauteilschaden.
Kühlschmierung: Vergleiche Kühlwirkung, Schmierwirkung und mögliche Gesundheitsgefährdungen in einer Tabelle.
Ausbildungsfall: Entwickle eine sichere Fünf-Schritte-Reaktion auf Verfärbung plus schwache KSS-Zufuhr.

Schwer

Qualitätssicherung: Entwirf einen betrieblich anpassbaren Entscheidungsbaum für Schleifbrandverdacht ohne konkrete Maschinenparameter.
Prüfplanung: Vergleiche visuelle Prüfung, Härteprüfung, metallografische Verfahren und Barkhausenprüfung nach Zweck, Grenzen und Zuständigkeit.
Transfer: Übertrage die Eskalationslogik auf Honen, Läppen oder Hartdrehen.
Unterweisung: Produziere ein zweiminütiges Lernvideo, das zeigt, warum „Stoppen und melden“ eine fachliche Entscheidung und keine Produktionsverweigerung ist.

Lernkontrolle

Ausbildungsfall: Begründe, warum Verfärbung und schwache KSS-Zufuhr zusammen kritischer zu bewerten sind als jede Beobachtung allein.
Ursache und Wirkung: Erkläre die Kette von Scheibenzustand über Reibung und Wärmeeintrag bis zur möglichen Randzonenschädigung.
Entscheidungskompetenz: Entwickle für eine unklare Oberflächenauffälligkeit zwei unsichere und eine sichere Handlungsoption und begründe die Unterschiede.
Qualität und Sicherheit: Zeige, warum Bauteilschutz und Personenschutz beim Schleifen gleichzeitig betrachtet werden müssen.
Transfer: Wende die Regel „Stoppen – Sichern – Melden – Prüfen – Freigeben“ auf einen neuen Fertigungsfall an.
Grenzen des E-Learnings: Begründe, warum ein bestandenes Quiz keine Bedienberechtigung für eine Schleifmaschine darstellt.

Lernnachweis

Für einen Lernnachweis sind wichtig:

Du erkennst typische Warnsignale für erhöhten Wärmeeintrag.
Du erklärst den Zusammenhang zwischen Reibung, Schleifscheibenzustand, KSS und Wärme.
Du unterscheidest optische Hinweise von einer fachlich abgesicherten Qualitätsprüfung.
Du reagierst bei Riss- oder Schleifbrandverdacht mit Sperren und Eskalation.
Du beachtest Gefährdungen durch Schleifscheibe, Funken, heiße Oberflächen und KSS.
Du kennst Deine Kompetenzgrenze und nimmst keine nicht freigegebenen Eingriffe vor.
Du kannst einen Ausbildungsfall begründet und sicher entscheiden.
Du weißt, dass praktische Unterweisung, Qualifikation und betriebliche Freigabe separat nachgewiesen werden müssen.

Fachliche Quellen

DGUV Information 209-002 Schleifen: Gefährdungen und Schutzmaßnahmen beim Schleifen.
DGUV Fachbereich Holz und Metall – Schleifen: typische mechanische, thermische, stoffliche sowie Brand- und Explosionsgefährdungen.
DGUV Regel 109-003 Tätigkeiten mit Kühlschmierstoffen: aktuelles Regelwerk für Tätigkeiten mit KSS.
IFA KSS-Portal: Gefährdungsbeurteilung, Schutzmaßnahmen und betriebliche Praxishilfen.
IFA – Kühlschmierstoff: Kühl- und Schmierwirkung.
Brinksmeier, Heinzel, Wittmann – Friction, Cooling and Lubrication in Grinding: wissenschaftliche Grundlage zu Reibung, Wärme, Kühlung und Schmierung.
In-process workpiece based temperature measurement in cylindrical grinding: wissenschaftliche Quelle zu thermischer Schädigung und Prüfverfahren.
Wikipedia – Schleifen: Überblick zu Verfahren, Wärmeentstehung und Kühlschmierstoff.

Medien und Rechteprüfung

Die verwendeten Medien wurden auf vorhandene Dateiseiten und ausgewiesene Lizenzen geprüft.

– Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0 / GFDL.
– Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.
– Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0 / GFDL.
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– Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.0.
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– Wikimedia Commons, Public Domain als Werk der US-Bundesregierung.
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Datei:Mould grinding.webm – Wikimedia Commons, CC BY 3.0; Commons dokumentiert die Creative-Commons-Freigabe der ursprünglichen YouTube-Quelle.
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