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  Eigenspannungen in Einscheibensicherheitsgläsern in ANSYS Workbench

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Gut zu wissen: Hilfreiche Tipps und Tricks aus der Praxis prägnant, und auf den Punkt gebracht für Ansys
Autor Thema:  Eigenspannungen in Einscheibensicherheitsgläsern in ANSYS Workbench (2886 mal gelesen)
Dorian2805
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Ansys 15.0

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EigenspannungsverlaufimESG.PNG

 
Hallo,

ich bin neu hier im Forum und benötige Hilfe, vlt kennt sich ja jemand damit aus!

Ich verwende ANSYS Workbench 15.0 und muss für meine Masterarbeit u.a die Eigenspannungen, welche durch den Herstellprozess entstehen, in Einscheibensicherheitsgläsern einbringen um nachfolgend eine Glas-Sandwichkonstruktion (Deckschichten aus Glas und strukturierter Kern) zu simulieren. Leider finde ich keinen wirklich brauchbaren Ansatz wie ich diese Eigenspannungen (an der Glasoberfläche ~-100 MPa und im Kern ~+50 MPa - Verlauf siehe Grafik) in meinen Werkstoff einbringen und anschließend die Eigenschaften im StaticStructural zur Berechnung des Sandwiches nutzen kann??   

Bin für jede Hilfestellung dankbar, vlt hat ja jemand ähnliches schon simuliert??

Danke und LG Dorian

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solve1
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erstellt am: 15. Jun. 2016 08:30    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Dorian2805 10 Unities + Antwort hilfreich

hi,
das könntest du mal mit dem INISTATE Kommando, via apdl versuchen.
Ich glaube in der v15 gibts das noch nicht in der wb, via external data.

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Dorian2805
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Hallo, Danke für den Tipp!

Ich werds mal versuchen! Hast Du/Jemand vlt eine Idee wie ich das ganze ohne APDL angehen könnte?

LG Dorian

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solve1
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erstellt am: 16. Jun. 2016 17:50    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Dorian2805 10 Unities + Antwort hilfreich

hi,
1) mit ner aktuelleren version. da gibt's das Inistate als Knopf.
2) Mit einer Temperaturlast und geeigneter Wahl der Therm. Ausdehnungskoeffizienten


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[Diese Nachricht wurde von solve1 am 16. Jun. 2016 editiert.]

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Dorian2805
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erstellt am: 04. Jul. 2016 15:57    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities


EigenspannungenmittelsInistate.png

 
Hallo solve1,

ich habe das mit dem inistate-Befehl jetzt mal versucht und laut der ANSYS-Hilfe ein paar Ergebnisse erhalten. Leider bin ich noch nicht ganz am Ziel (glaube ich)
Ich habe meine Platte aus einem Surfacebody zu 20 Layered Sections erstellt und jedem Layer eine Spannung zugewiesen (Bild 1 und Bild 2).
Wenn ich jetzt die Normalspannungen in den einzelnen Membranen betrachte erhalte ich auch die besagte Spannung (Bild 3 -> zeigt Layer 10). Wenn ich mir aber die Spannungen über die gesamte Plattendicke betrachte, kann ich keine unterschiedlichen Spannungen ausmachen und das Maximum und Minimum der Spannung ist jeweils der Wert aus der ersten bzw. letzten Schale, also -100 MPa (Bild 4). Das kann doch nicht passen oder? Was muss ich hier noch beachten? Danke für die Hilfe und LG

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solve1
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erstellt am: 07. Jul. 2016 10:30    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Dorian2805 10 Unities + Antwort hilfreich

hi,
das kann schon passen.
Eine schale ist ein flächiges element. Das hat nur eine Knotenebene. Alles was man dann an Schichtaufbau über der Dicke einbaut steckt nur im Element selbst drin, also in seiner Steifigkeitsformulierung. Nach aussen kannst du dir immer nur einzelne schichten ansehen (die einzelnen Informationen aus der "Schublade" holen). Entweder indem du den Layer den du betrachten willst angibst, oder die Top/Botton Layer (ober und Unterseite der Schale) oder den in der Mitte (membrane).

Wenn die einzelnen layer die korrekte Spannung anzeigen, dann passt das. Einen "verlauf" über der Dicke, bekommst du nicht angezeigt.

Dazu müsstest du deine Schichten aus jeweils mindestens einer Lage Solids (oder SolShell) aufbauen. Dann hast du mehrere Knotenebenen und bekommst auch einen verlauf zu sehen.

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Dorian2805
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erstellt am: 07. Jul. 2016 15:58    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Hi   

danke für die Rückmeldung.
Ja das dachte ich mir schon, dass das mit den Sachlen zusammenhängt. Ich hab das auch schon mit einer 4mm dicken Platte (Solid) versucht und diese dann in "Geometry" in mehrere dünne Schichten geschnitten. Die Frage ist dann, wie ich die einzelnen Schichten den Spannungen zuweise. Die einzige Möglichkeit die ich gefunden habe, ist dass ich den einzelnen Schichten jeweils ein eigenes Material zuweise (da sie dann als eigen Bauteile anwählbar sind) und quasi über das Material die Eigenspannungen mit

"inistate,set,mat,1
inistate,defi,,,,,100
inistate,set,mat,2
inistate,defi,,,,,200"

zuweise. Leider ist das so extrem aufwendig, dass ich das leider verwefen musss, da ich einige dickere Platten auch habe (da müsste ich dann ca. 100 Materialien definieren...)

Es besteht ja auch die Möglichkeit einzelnen Elementen Eigenspannungen zuzuweisen, aber wie finde ich heraus welche Elmenente meiner Platte zur ersten Schicht gehören und welche zur zweiten und zur dritten usw....?

Kann ich denn anstatt einem Element wie in der Ansys-Hilfe beschrieben

"inistate,defi,1,,,,100"

auch mehreren Elementen in einem Befehl die Spannungen zuweisen? Also sowas in der Richtung wie "inistate,defi,1 bis 500,,,,100" schreiben? (Element 1 bis 500)   

Danke im Voraus und LG

[Diese Nachricht wurde von Dorian2805 am 07. Jul. 2016 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von Dorian2805 am 07. Jul. 2016 editiert.]

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solve1
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erstellt am: 08. Jul. 2016 13:09    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Dorian2805 10 Unities + Antwort hilfreich

hi,
du kannst auch mehreren Elementen gleichzeitig einen Spannungszustand zuweisen, du must halt nur vorher selektieren:

INISTATE, DEFINE, ID, EINT, KLAYER, PARMINT, Cxx, Cyy, Czz, Cxy, Cyz, Cxz
ID --
Element ID number when using element-based initial state. Defaults to current element selection.

Node number when using node-based initial state. Defaults to current node selection.

Die Frage ist nur wie du sie am besten selektieren kannst. Sinnvoll erscheint eine Selektion nach der Lage innerhalb der Schichtung. Dazu brauchst du aber ein Koordinatensystem mit definierter Lage bzgl. der Schichtung (bsp Z-schse ist dickenrichtung).

csys,xy
Esel,s,loc,z,minz,maxz
inistate

Oder du könntest, ausgehend von einer Fläche (Knotenkomponente) durch die Schichten loopen

Esel,none
cm,schicht,elem
cmsel,,surface

*do,i,1,nschichten
  esln                  !neue schicht Elemente
  cmsel,u,schicht      !alte deselktieren
  cm,schicht,elem      !aktuelle schicht merken
  inistate
  nsle,s,corner
*enddo

so, oder so ähnlich könnte man das machen

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Dorian2805
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erstellt am: 09. Jul. 2016 10:39    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities


EigenspannungenimESG.PNG


4-Punktbiegeversuch.PNG

 
Hi,

danke für die zahlreichen Lösungsvorschläge.
Ich habe das jetzt aber mithilfe vieler Schnittkörper zusammengesetzt zu einem Gesamtkörper und mit dem COmmand Inistate Befehl übder die Materialdefinition geschafft, alle Faces fixed supported und die Spannungen passen einwandfrei-> siehe Anhang.

Die Frage ist nun, wie ich die Eigenspannungen jetzt in meinem nächsten Static Structural nutzen kann. Ich hab das jetzt einerseits mit dem Einlesen des Inistate Files, welches ich mir in der ersten Static Structural Anlyse schreiben hab lassen versucht und andererseits mit den Links, aber wenn ich mir dann die Spannungen anzeigen lasse verformt sich der Körper wieder im Gesamten bzw. werden die Spannungen seltsam dargestellt (Siehe Anhang), was ich ja eigentlich nicht will. Ich will ja erst jetzt Kräfte aufbringen sodass sich der Körper erst dann verformt und sich resultierende Spannungen ergeben    

Vielleicht hast du auch hierfür eine Idee (oder natürlich gerne jemand anderes     )

Danke im Voraus, LG

PS: Hab auch nachträglich den gesamten Prüfaufbau des 4-Punktbiegeversuchs per Bild angefügt, hier sieht man eben die komische Spannungsdarstellung. Hat das vielleicht was mit dem Submodeling zum tun, da ich ja die Solution von Static Structural File 1 ins Static Structural File 2 übernehme? Was muss ich hier beachten? Danke vielmals!!

[Diese Nachricht wurde von Dorian2805 am 10. Jul. 2016 editiert.]

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erstellt am: 11. Jul. 2016 17:20    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Dorian2805 10 Unities + Antwort hilfreich


Unbenannt.PNG

 
hi,
wieso in einer nächsten Analyse ?
das inistate machst du im Solution von genau der Analyse wo du auch die Belastungen aufbringst. Transferieren von einer Analyse (netz) auf eine andere kannst du das nicht.
ich vermute du hast das inistate,write benutzt um eine Datei zu schreiben.

Diese enthält Elementnummern und den dazugehörigen Spannungswert.
Das funktioniert nur auf dem identischen netz (gleiche element nummern). Hier wird nix gemapped.

Anbei ein auszug aus einem inistate file. Da stehen die elementnummern drin

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Dorian2805
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erstellt am: 12. Jul. 2016 10:24    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities


InitialState_Exemplo.pdf


Mapping.PNG

 
Hallo,

Ich wollte mein Projekt in Anlehnung an das File im Anhang realisieren. Da wird gemapped und zugleich der INISTATE-Befehl verwendet.

In meiner 1ten Static Structural Analyse bringe ich die Eigenspannungen ein (Inistate Befehl in Static Structural) und sperre alle Flächen und Kanten des ESG, sodass hier keine Verformungen durch das Einbringen der EIgenspannungen auftreten -> also keine weiteren Verformungen möglich. Zusätzlich speicher ich das Inistate File in der Solution ab. Die 2te Static Structural Analyse verbinde ich dann mit dem 1ten (siehe Anhang) und lade dort das abgespeicherte INISTATE File, angelehnt an das Beispiel im Anhang. Da ich hier den Link von Model zu Model erstelle, sollten die Netze und die Elementpositionen identisch sein.

Hab zumindest gedacht der Ansatz sei in Ordnung...

LG

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erstellt am: 12. Jul. 2016 11:54    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Dorian2805 10 Unities + Antwort hilfreich


Unbenannt.PNG

 
hi,
ah , jetzt hab ichs (glaube ich) verstanden was du machst.
Das "Submodel" objekt auf dem Bild hat irritiert.

Anbei mal ein kommentierter screenshot aus dem pdf. So sollte dein System auf der Projektseite ausschauen. Kannst auch die Engineering data und geometri weglassen. Wie du es jetzt aktuell gemacht hast. Aber der Link von Solutuion auf Model muss da weg.

Der Link von der Solution auf die Modelzelle im PDF dient dazu das Temperaturfeld aus der thermischen Analyse auf die Struckturelemente zu Mappen. Diese Temperaturrandbedingung hast du ja nicht. Wenn du diesen link zwischen zwei structural Systemen machst, mappst du die Verschiebungen von einem auf das andere System (Submodelling).

Das willst du ja nicht tun. Damit würdest du die Randbedingungen aus der ersten auf die zweite Analyse (fixed support) übertragen.

Aber das "warum" erschließ sich mir noch nicht. Wieso die Inistate Spannungen in einer Analyse aufbringen um sie dann bei identischem Netz auf eine zweite zu übertragen.
Warum nicht eine Analyse in der du die inistate Spannungen aufbringst und (wenn du den unbelasteten zustand nur mit Wirkung der inistate spannunegn auswerten willst) im zweiten Lastschritt die Lasten einwirken läßt ?

Das Beispiel im PDF ist diesbezüglich genauso sinnfrei. Auch hier hätte man die thermischen Randbedingungen direkt auf die eigentliche Analyse mit den externen lasten aufbringen können. Der zwischenschritt, die thermischen Spannungen erst separat in einer Analyse anzurechnen um sie anschließend auf das identische Netz zu transferieren inhaltlich sinnfrei. Ich glaub da sollte nur da inistate demonstriert werden.

Zuerst Spannungen in Analyse A auszurechnen macht für mich nur sinn wenn ich diese dann auf ein anderes Netz in Analyse B Mappe.

Oder steh ich gerade auf dem Schlauch und sehe den sinn nur nicht ß

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[Diese Nachricht wurde von solve1 am 12. Jul. 2016 editiert.]

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Dorian2805
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erstellt am: 12. Jul. 2016 14:07    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities


Unbenannt.png

 
hi,

danke für deine Unterstützung vorab. Finde ich echt klasse, dass ich mit jemanden darüber diskutieren kann.


"Das willst du ja nicht tun. Damit würdest du die Randbedingungen aus der ersten auf die zweite Analyse (fixed support) übertragen."
Ja da hast du recht, die ganzen fixed support behindern meine Verformungen in der 2ten Analyse bin ich drauf gekommen.

"Aber das "warum" erschließ sich mir noch nicht. Wieso die Inistate Spannungen in einer Analyse aufbringen um sie dann bei identischem Netz auf eine zweite zu übertragen."
Ich dachte ich muss das eben so machen weil es im Example auch so gemacht wurde...

"Warum nicht eine Analyse in der du die inistate Spannungen aufbringst und (wenn du den unbelasteten zustand nur mit Wirkung der inistate spannunegn auswerten willst) im zweiten Lastschritt die Lasten einwirken läßt ?"
Ich denke das Problem hierbei habe ich mit den fixed supports die ich unbedingt benötige um Spannungen in die Platten einzubringen, ohne dabei Verformungen zu erhalten. Wie könnte ich das in EINER Static Structural Anlyse mit mehreren Lstschritten anstellen, darüber muss ich mir noh Gedanken machen.

Anbei auch ein Bild in dem ich den Aufbau und das Ergebnis beschreibe in dem ich nur mit Inistate arbeite.

Ja da hast du Recht, In A sollte man das Grobmodel untersuchen und in B ein verfeinertes Submodel mit anderer Vernetzung...

LG

[Diese Nachricht wurde von Dorian2805 am 12. Jul. 2016 editiert.]

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solve1
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erstellt am: 13. Jul. 2016 08:09    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Dorian2805 10 Unities + Antwort hilfreich

hi,
sollte die Platte nicht eben bleiben wenn der Spannungszustand über der Dicke so symmetrisch ist wie oben im Diagramm gezeigt.
Ich wüst nicht was für den Verzug sorgen sollte.

Ich bin mir nicht wirklich sicher, aber ist die Verwendung von elastischen Spannungen / Dehnungen hier wirklich richtig ?

Wenn ich mir das so vorstellen kann das die Platte nach der Fertigung den beschriebenen Spannungszustand, komplett ohne jede Lagerung hält, dann sind das doch eigentlich plastische Spannungen. Oder ?

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erstellt am: 13. Jul. 2016 20:48    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Hi,

ja das ist ja eben das komische, nach dem die Eigenspannugen in den einzelnen Platten in sich symmetrsich auftreten sollte es keinen Verzug bzw. keinen Verzug dieser Art geben.

Stimmt, darüber hab ich noch gar nicht wirklich nachgedacht, dass das hier ja auf jedenfall plastische Spannungen sein müssen, mmmhhhh... Wie kann ich das am besten einstellen bzw. ändern? Hast du eine Idee?

LG

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Dorian2805
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erstellt am: 16. Jul. 2016 11:34    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Hallo solve1,

Ich weiß jetzt warum der Versuchsaufbau nicht eben bleibt:

Die Deckschichten selbst würden jede für sich aufgrund des symmetrischen Eigenspannungszustandes (durch INISTATE) eben bleiben, dehnen sich aber wegen den entstehenden Dehnungen durch die Spannungen gleichmäßig und geradflächig. Da sie aber mit der Kernschicht, welche keine Eigenspannungen besitzen verbunden sind, verformt sich nun der ganze Aufbau, da sich das die Deckschichten ausdehnen. Das Problem zusammengefasst lautet:

Ich muss die Eigenspannungen, wie schon durchgeführt, einbringen. Es dürfen sich dadurch aber keine Verformungen ergeben, bis ich dann im nächsten Schritt die Kräfte aufbringe. Und das ganze muss ohne Fixed Supports geschehen. Irgendwie muss ich also Spannungen erlauben aber Verformungen im ersten Schritt unterdrücken    Geht das überhaupt? 

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