Dreh-Momente am Dienstag: Wie optimiert man eine Luftfederkennlinie? Gastbeitrag von Bommelmaster

Dreh-Momente am Dienstag: Wie optimiert man eine Luftfederkennlinie? Gastbeitrag von Bommelmaster

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Solo Air, Dual Air, Triple Air – MegNeg, Evol und noch mehr. Wer steigt da noch durch? Was soll das und was bringt was und vor allem: Wie geht man als Entwickler an die Auslegung einer solchen Luftfeder, wo sind die Grenzen? Diese Fragen klärt Cornelius aka BommelMaster, Kopf hinter Intend BC, in dieser Episode von Drehmomente am Dienstag.

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Dreh-Momente am Dienstag: Wie optimiert man eine Luftfederkennlinie? Gastbeitrag von Bommelmaster
 
Ich behaupte mal, dass in dem Arbeitsbereich, den Dani hier im Blick hat, die LSC gar nicht dämpft, sondern es da im wesentlichen um Ölbewegungen/Ölfluss geht, die so gering sind, dass da noch gar nichts gedämpft wird. Da kann man dann nur über den Durchfluss regulieren und der müsste dabei sehr klein sein.

Generell frage ich mich, ob wir in Sachen Dämpfung nicht über Arbeitsbereiche sprechen, die in der Praxis gar keine so große Rolle spielen. Zumindest in meinem Bereich: Wippunterdrückung brauche ich nicht und wenn ich über eine Stufe fahre, bin ich vermutlich schon schneller dran, als es der Arbeitsbereich der LSC ist, andererseits die Arbeit der HSC weitgehend von der Luftfeder übernommen wird - ich denke, dass in den meisten Fällen der mid speed Bereich und die mid speed Dämpfung die maßgebliche Rolle spielt. Insofern kann es gut sein, dass eine HSC heute im wesentlichen als Durchschlagschutz konzipiert ist.

Hier mal ein Prüfstands Diagramm:

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Die LSC soll bis ~5 in/sec arbeiten, die HSC ab ~10 in/sec.* Dazwischen haben wir ein riesiges Fenster, in dem, denke ich, der HSC Shimstack die größten Probleme macht. Vielleicht ist gerade das der Bereich, wo man Schläge gut auf die Handgelenke übertragen bekommt. Hersteller werden vermutlich den mid speed Bereich exzessiv dämpfen, um eine nicht so gute Feder im mid stroke Bereich zu kaschieren. Push Industries behauptet, dass sie diesen Bereich mit ihrem Tellerventil besonders gut hin bekommen.

*Wobei die Aussagen hier variieren und ich auch nicht viel von diesen in/sec halte. Man müsste diese in/sec noch um den tatsächlich zurück gelegten Weg ergänzen. Macht die Gabel in 1/10 sec 0,5 in ist das etwas anderes, als würde sie in 1 sec 5 in machen.
Über diesem posting brüte ich schon eine ganze weile. Es steht da zwar syncronized low and high speed compression damping. Ich erkenne aber zwei veschiedene kurvenscharen. Die beiden systeme werden offensichtlich getrennt gemessen. Und wie wird eigentlich gemessen? Öl wird mit konstanter geschwindigkeit durch die dämpfungseinheiten gepumpt und die druckdifferenz gemessen? Wie sieht dann die gesamtkurve aus?
Deine bemerkung Man müsste diese in/sec noch um den tatsächlich zurück gelegten Weg ergänzen. ist für mich auch unverständlich. Was willst du da ergänzen? Macht die Gabel in 1/10 sec 0,5 in ist das etwas anderes, als würde sie in 1 sec 5 in machen. Für die wirkende kraft ist es gleich. Sie wirkt entweder 1/10 s oder 1 s. Natürlich taucht die gabel in der einen sekunde viel weiter ein. Aber in dieser zeit nimmt der kraftzuwachs der feder entsprechend der kennlinie zu. Folglich wird die bewegung langsamer, was ja auch der sinn der sache ist. Für den fahrer ist es natürlich etwas anderes, ob er er einen lange oder eine kurze belastung (gleicher kraft) aushalten muss. Das hat aber mit der funktion der dämpfung nichts zu tun. Deren aufgabe ist es, möglichst keine spitzenkräfte zuzulassen.
Das schlimmste, was das diagramm bedeuten kann, ist eine delle in der dämpfungskraft etwa in dem bereich, in dem die luftfeder ihren flachen verlauf hat. Dann rauscht es wirklich durch den federweg. (Die diagramme können natürlich nicht übereinander gelegt werden, da die abszissen verschiedene größen darstellen: cm bei der (statischen) kennlinie) und cm/s in der dämpfungskennlinie). Da müsste man einfach mal eine gabel mit typischen stoßbelastungen dynamisch messen. Das habe ich leider noch nie gesehen.
Kannst du meinem verständnis mit ein paar erklärenden details ein wenig auf die sprünge helfen? Gern auch per PM.
 
Ich habe nur ein paar Dyno Diagramme vom CCDB. Siehe im Anhang. Da sieht man, dass die HSC schon früher zu arbeiten beginnt.
Im Übrigen denke ich, dass diese oft gemacht Aussagen, dass die LS Dämpfung die HS Dämpfung beeinflusst und umgekehrt nicht haltbar sind. Dazu sind die Arbeitsbereiche zu unterschiedlich. Was man vielleicht sagen kann: Die HS beginnt bei 5 in/sec zu öffnen, aber erst am 10 in/sec zu dämpfen. Aber auch das stimmt zb nicht mit dem angehängten pdf überein.

Was ich gemeint habe: Es spielt nicht nur die Einfedergeschwindigkeit eine Rolle, sondern auch die Einfederbeschleunigung. Wenn ich mit 30 km/h in eine Wurzel fahre, kann man doch nicht mehr von normalem Ölfluss sprechen. Da treten unglaubliche Druckspitzen auf und die müssen abgearbeitet werden. Ich denke, dass das dann auch eher das von Shimstacks bekannte Spiking beschreibt. Das muss man sich mal bildlich vorstellen, wie sich da die einzelnen Shims in einem Zeitraum von zb 1/100 Sekunde verbiegen müssen. Ich weiß nicht, ob man das so einfach auf Kräfte reduzieren kann, obwohl wir es zumindest im HS Bereich mit Impulsen zu tun haben.

Wäre auch mal interessant, ob solche Dynos überhaupt für den HS Bereich ausgelegt sind.
 

Anhänge

  • Cane Creek DB Dyno.pdf
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Ich behaupte mal, dass in dem Arbeitsbereich, den Dani hier im Blick hat, die LSC gar nicht dämpft, sondern es da im wesentlichen um Ölbewegungen/Ölfluss geht, die so gering sind, dass da noch gar nichts gedämpft wird. Da kann man dann nur über den Durchfluss regulieren und der müsste dabei sehr klein sein.

Generell frage ich mich, ob wir in Sachen Dämpfung nicht über Arbeitsbereiche sprechen, die in der Praxis gar keine so große Rolle spielen. Zumindest in meinem Bereich: Wippunterdrückung brauche ich nicht und wenn ich über eine Stufe fahre, bin ich vermutlich schon schneller dran, als es der Arbeitsbereich der LSC ist, andererseits die Arbeit der HSC weitgehend von der Luftfeder übernommen wird - ich denke, dass in den meisten Fällen der mid speed Bereich und die mid speed Dämpfung die maßgebliche Rolle spielt. Insofern kann es gut sein, dass eine HSC heute im wesentlichen als Durchschlagschutz konzipiert ist.

Hier mal ein Prüfstands Diagramm:

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Die LSC soll bis ~5 in/sec arbeiten, die HSC ab ~10 in/sec.* Dazwischen haben wir ein riesiges Fenster, in dem, denke ich, der HSC Shimstack die größten Probleme macht. Vielleicht ist gerade das der Bereich, wo man Schläge gut auf die Handgelenke übertragen bekommt. Hersteller werden vermutlich den mid speed Bereich exzessiv dämpfen, um eine nicht so gute Feder im mid stroke Bereich zu kaschieren. Push Industries behauptet, dass sie diesen Bereich mit ihrem Tellerventil besonders gut hin bekommen.

*Wobei die Aussagen hier variieren und ich auch nicht viel von diesen in/sec halte. Man müsste diese in/sec noch um den tatsächlich zurück gelegten Weg ergänzen. Macht die Gabel in 1/10 sec 0,5 in ist das etwas anderes, als würde sie in 1 sec 5 in machen.
Spannend. Bin letzte Woche mal ne DVO onyx SC mit 170 mm gefahren. Die hat ja ne negativ Stahlfeder. Hat sich eigentlich am Parkplatz erstmal eher straff mit wenig sag angefühlt. Dann beim Fahren das genaue Gegenteil. Im gemässigtem Gelände auf den ersten 10 cm federweg sowas von sensibel, hat mir sehr gut gefallen. Sollte genau dein erwähnte "Fenster" sein. Die Federwegsausnutzung war aber nur 80 Prozent. IdR fühlen sich gabeln die nur so wenig federweg freigeben insgesamt erheblich straffer an. Deshalb sehr interessanter Ansatz bei der Onyx.
 
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Was ich gemeint habe: Es spielt nicht nur die Einfedergeschwindigkeit eine Rolle, sondern auch die Einfederbeschleunigung. Wenn ich mit 30 km/h in eine Wurzel fahre, kann man doch nicht mehr von normalem Ölfluss sprechen. Da treten unglaubliche Druckspitzen auf und die müssen abgearbeitet werden. Ich denke, dass das dann auch eher das von Shimstacks bekannte Spiking beschreibt. Das muss man sich mal bildlich vorstellen, wie sich da die einzelnen Shims in einem Zeitraum von zb 1/100 Sekunde verbiegen müssen. Ich weiß nicht, ob man das so einfach auf Kräfte reduzieren kann, obwohl wir es zumindest im HS Bereich mit Impulsen zu tun haben. ...
Danke erst einmal. Das pdf dokument muss ich erst noch lesen und verstehen.
Die beschleunigung erzeugt trägheitskräfte. Allerdings sind die beschleunigten massen gering. Es ist ja nur die menge öl, die durch die engen öffnungen strömt. Der rest ist ja so gut wie passiv.
Impulse sind kraftverläufe. Sie fangen bei 0 an, durchlaufen in kurzer zeit ein maximum und enden wiederbei 0. Die ausbreitungsgeschwindigkeit ist die schallgeschwindigkeit in dem medium fluid, typischerweise in der größenordnung von 2000 m/s. Das ist in so einer gabel also instantan. Was natürlich immer eine rolle spielen kann, ist die kavitation, also die bläschenbildung beim schnellen rebound.
Das problem ist halt, dass man messtechnisch zu viele variable hat, um so ein system auszumessen. Das gleiche gilt für computersimulationen.
Wenn ein fahrer sagt, jetzt passt es, dann passt es, egal wo ein prinzipielles optimum liegt.
 
Gerade gestern habe ich wieder gemerkt, wie stark sich die sinkenden Außentemperaturen auf die Dämpfung auswirken.
Ich denke, dass der Impuls im Dämpfungsystem gar nicht so ohne ist. Die Zugstufenkartusche hat zb einen Durchmesser von 10 mm und federt die Gabel 2 cm ein, sind das immerhin schon 1,57 cm³ die durch winzige Ventile müssen.
Wie auch immer: Interessant sind tatsächlich die Drücke, die anliegen und das kann man von den Kraftangaben ableiten.

Hier zb mal die Druckstufendämpfung einer Rock Shox RC2 Kartusche mit einem weiten Auflösungsbreich:

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Wo siehst du das? Was ich sehe ist, dass die HSC ganz leicht die LSC beeinflusst, sofern die Messung exakt genug ist, sprechen wir da von ~ 10 bis 20 lbs oder so. Sieht man schön auf Figure 1 im Bereich von 2 bis 6 in/sec.
Macht aber wenig aus.
 
Die unterschiedliche Skalierung ist etwas unglücklich gewählt im CC Diagramm.

Zwischen offener und geschlossener LSC macht das einen Unterschied von 50lbs welche auf die HSC übertragen werden. Der Einfluss der HSC auf die LSC ist schlecht zu erkennen wegen der Skalierung, sieht aber so grob nach 20lbs zwischen offen und zu aus.


Aus den Push Diagrammen ist das auch herzuleiten. Die synchronized LSC/HSC Ansicht deute ich jedenfalls als Überlagerung von HSC und LSC, jedoch einzeln betrachtet. Zusammen betrachtet, also ein Graph mit allen möglichen HSC und LSC Einstellungen hat vermutlich diesen mittigen Einschnitt nicht. Aber auch bei den Push Diagrammen ist jedes anders skaliert. Das ist zum vergleichen einfach schlecht.


Ob man das spürt ist eine Frage, messen läßt sich das aber scheinbar.
 
Ebenso wie Sprudler interpretiere ich die Push Grafik. Dort sind eben zwei Messreihen (Variation LSC bei fixer HSC (vermutlich max open) und Variation HSC bei fixer LSC (vermutlich max open)) in einem Diagramm abgebildet. Ausgangspunkt ist jeweils die unterste schwarze Kennlinie (vermutlich LSC und HSC komplett offen).
Man sieht (so meine Meinung) das die LSC eigentlich keinen Einfluss auf die HSC haben. Alle Kennlinien mit verstellter LSC laufen mit steigender Geschwindigkeit gleich aus ohne einen Offset in der Kraftachse zu verursachen. Weiter das die HSC Verstellung keinen Einfluss auf die Dämpfung bis sagen wir mal 6-7 in/sec hat.
Bei einer Verstellung von HSC und LSC zusammen kann man sich die resultierende Kennlinie als Überlagerung der Deltas der jeweilig Kennlienen (LSC & HSC) gegenüber der schwarzen Grundkennlinie annehmen, d.h. der Bauch was man in dem Chart von Push sieht, ist in real nicht existend.

Bei dem Chart der RS RC2 sieht man dagegen deutlich das die Verstellung der LSC einen direkten Einfluss auf die HSC hat. Mit zunehmender Geschwindigkeiten ergibt sich hier ein Offset in der Kraftachse zwischen den Kennlinien.
Vorausgesetzt die Messung stellt eine LSC Verstellung bei fixer HSC Verstellung dar.
 
Zuletzt bearbeitet:
Ja, da geht es um das Knie im Übergang von LSC zu HSC, oder? Also grob gesagt: Die LSC hat einen sehr stark ansteigenden Verlauf und dieser wird erst durch das Anspringen der HSC gekappt. Die HSC hat aber eine deutlich flacheren Verlauf und dadurch kann sich in bestimmten Konstellationen ein ausgeprägtes Knie ergeben, insb. dann, wenn die HSC weit zu gedreht wird.
Die Frage bleibt, die bleibt: Warum wird die HSC HSC genannt, obwohl sie schon im oder kurz nach dem LSC Bereich zu arbeiten beginnt? Die Mid Valves werden ja irgendwo ignoriert. Geben tut es die natürlich. Wir haben Dämpfung über das Zugstufenventil, usw usf.
 
Rechne mit 10ml pro cm plus Totvolumen und ~30ml Negativvolumen, das kommt grob hin. Totvolumen bei komplett eingefedert musst du selber messen. Pro Token dann wieder 10ml. Selbergebasteltes Excel (ohne AWK) hätte ich auf nem anderen Rechner, kannst ja schonmal messen.

10ml sind zu viel. Überschlägig gerechnet:
  • 36er Fox
  • 2mm Wandstärke
  • Kolbenfläche ca. 800 mm²
  • 1cm Hub = 8 ml
 
Trotzdem danke

Ja.

Nachtrag zu oben. Ich habe der Einfachheit halber mit 10ml je cm Federweg gerechnet. Mir ist das genau genug um Tendenzen abzuschätzen. Wers genau braucht, 34er hat 30,5mm Airshaft, d.h. je cm Federweg 7,3ml, 36er hat 32,5mm bzw. 8,3ml/cm. Ne Pike dürfte also etwa in der Mitte liegen. 34/150 10cm Totvolumen. 34er AWK kann ich mal bei Gelegenheit ausmessen sind aber ca. 50ml. 30ml sind Negativvolumen ergoogelt und geschätzt.
 
Spannend. Bin letzte Woche mal ne DVO onyx SC mit 170 mm gefahren. Die hat ja ne negativ Stahlfeder. Hat sich eigentlich am Parkplatz erstmal eher straff mit wenig sag angefühlt. Dann beim Fahren das genaue Gegenteil. Im gemässigtem Gelände auf den ersten 10 cm federweg sowas von sensibel, hat mir sehr gut gefallen. Sollte genau dein erwähnte "Fenster" sein. Die Federwegsausnutzung war aber nur 80 Prozent. IdR fühlen sich gabeln die nur so wenig federweg freigeben insgesamt erheblich straffer an. Deshalb sehr interessanter Ansatz bei der Onyx.

DVO Gabeln mit einstellbarer Stahl-Negativ-Feder sind schon eine Weile am Markt und bewährt. Nur hier nicht so bekannt.
Bis zur 2019 Version von Fox und RS waren sie mMn sowohl in der Kennlinie als auch in der Dämpfung besser.
Ich musste kurzfristig dieses Jahr auf ne RS Lyrik Ultimate (2020) umsteigen und bin der Meinung, dass diese Generation nun besser ist, als die DVO.
Wie @BommelMaster schon gesagt hat, ist der Ansatz interessant, ist aber mit Nachteilen verbunden. Negativ- und Positivfeder müssen unabhängig voneinander eingestellt werden (was aber auch mehr Flexibilität ermöglich). Außerdem ist die Gabel deutlich schwerer.
Trotzdem ist DVO ne gute Gabel.
Zur Federweg-Ausnutzung. Wenn die 20% Reserve zu viel sind, wieso reduzierst du den Druck nicht und passt die Negativfeder an.?
Oder bist du der Meinung die DVO Empfehlungen sind zwingend richtig? Die sind nämlich eher sehr knackig.
 
Nebenbei...
Den Einfluss der LSC Verstellung auf die HSC bei einem Standardaufbau mit HSC Shimstack und verstellbarem Nadelventil für die LSC kann man hier im Manitou Tuning Guide für die ABS+ Dämpfung gut sehen.

An diesem Beispiel sieht man gut den Unterschied zwischen einem sinnvoll grossen Verstellbereich der Druckstufendämpfung bei Manitou, der mit Ändern des Shimstacks zudem einfach angepasst werden kann, während der aktuelle Charger 2.1 Dämpfer einen lächerlich kleinen Verstellbereich hat (auch mit Ändern des Shimstacks).
 
DVO Gabeln mit einstellbarer Stahl-Negativ-Feder sind schon eine Weile am Markt und bewährt. Nur hier nicht so bekannt.
Bis zur 2019 Version von Fox und RS waren sie mMn sowohl in der Kennlinie als auch in der Dämpfung besser.
Ich musste kurzfristig dieses Jahr auf ne RS Lyrik Ultimate (2020) umsteigen und bin der Meinung, dass diese Generation nun besser ist, als die DVO.
Wie @BommelMaster
Zur Federweg-Ausnutzung. Wenn die 20% Reserve zu viel sind, wieso reduzierst du den Druck nicht und passt die Negativfeder an.?
Oder bist du der Meinung die DVO Empfehlungen sind zwingend richtig? Die sind nämlich eher sehr knackig.
War ja nur einen Tag am leihbike und, das darf man hier garnicht laut schreiben, ohne richtige Abstimmung. Nur Luftdruck ungefähr, sag hat gepasst und sich wie gesagt am Parkplatz eher straff angefühlt... Deshalb hab ich nur die Lrc rausgedreht, mehr nicht. Mich wundert nur die Charakteristik sehr.
Fühlt sich erstmal straff an, ist dann aber super sensibel (mMn da wo mans braucht) nutzt aber nicht den kompletten federweg bzw. rauscht nicht durch und hat ne angenehme Endprogression. So ne gabel hatte ich bis dato noch nie. Meine grip 2 ist da schon ne Ecke straffer was so kleine Schläge bis 10 cm travel betrifft. Die braucht da schon mehr Action damit sie was macht^^ vielleicht hatte ich auch einfach nen geilen Tag, Tagesform ist ja auch nicht zu unterschätzen :)
 
Mal eine Frage an die Experten hier:

Wenn ich bei einer RockShox Lyrik den Federweg von 160mm auf 170mm ändere, verlängert sich dann nur die Positivkammer und somit habe ich ein anderes Verhältnis oder verlängert sich auch die Negativkammer?

Sollte sich nur die Positivkammer vergrößern, dann habe ich ja bei der 160er Gabel eine bessere Kennlinie und würde diese vorziehen für mein nächstes Bike.
 
Mal eine Frage an die Experten hier:

Wenn ich bei einer RockShox Lyrik den Federweg von 160mm auf 170mm ändere, verlängert sich dann nur die Positivkammer und somit habe ich ein anderes Verhältnis oder verlängert sich auch die Negativkammer?

Sollte sich nur die Positivkammer vergrößern, dann habe ich ja bei der 160er Gabel eine bessere Kennlinie und würde diese vorziehen für mein nächstes Bike.
Mal kurz nachgedacht:
Der Sicherungsring ist fix
Der Sealhead gleich
Der Bypass bleibt auch
Die Kolbenhöhe ändert sich nicht.
=> Auf den ersten Blick müsste die Negativkammer gleichgroß bleiben

Nochmal kurz nachgedacht:
Die Kolbenstange wird länger
Das innere der Kolbenstange ist hohl und mit Bestandteil des Negativvolumens
=> Auf den zweiten Blick dürfte sie sogar etwas größer werden wenn der Federweg größer wird.

Am besten schaust du einfach mal nach.
 
Ok, danke schonmal. Nachschauen wird allerdings schwierig. Hab die Gabel ja aktuell noch nicht.

Weiß es sonst noch jemand genau?
Es geht um die aktuelle mit Debon Air
 
Positivvolumen ändert sich mMn nicht. Nur das Totvolumen wird geringer.
Das Negativvolumen sollte durch den langeren Airshaft tatsächlich etwas größer werden..
 
Der Airshaft ist ein cm länger, daher die Negativkammer marginal größer.
Das Restvolumen bei vollem Federweg wird kleiner, daher braucht es in der Regel auch einen Token weniger als bei 160mm Federweg.
 
Wechselt man von einer alten Luftfeder kann es sein das man sich erstmal umgewöhnen muss, der bessere Gegenhalt kann sich auch erstmal als zu straff anfühlen.

Danke - das beschreibt ziemlich genau wie sich eine 36er GRIP2 beim ersten Kontakt im Vergleich zu meiner gewohnten 34er Talas aus 2013 anfühlt.

Klar wird man sich daran gewöhnen aber die Frage ist ob es für viele die nicht im Renntempo über Endurostrecken jagen nicht trotzdem einen Tick zu straff ist. Ansprüche sind ja verschieden und mittlerweile hat man das Gefühl jedes Bike das oberhalb von "Down Country" angesiedelt ist kommt mittlerweile mit einer 36er.

Wird spannend ob Fox hier künftig die 38er positioniert und die 36er etwas "massentauglicher" im Sinne von etwas komfortabler macht.
 
Danke - das beschreibt ziemlich genau wie sich eine 36er GRIP2 beim ersten Kontakt im Vergleich zu meiner gewohnten 34er Talas aus 2013 anfühlt.

Klar wird man sich daran gewöhnen aber die Frage ist ob es für viele die nicht im Renntempo über Endurostrecken jagen nicht trotzdem einen Tick zu straff ist. Ansprüche sind ja verschieden und mittlerweile hat man das Gefühl jedes Bike das oberhalb von "Down Country" angesiedelt ist kommt mittlerweile mit einer 36er.

Wird spannend ob Fox hier künftig die 38er positioniert und die 36er etwas "massentauglicher" im Sinne von etwas komfortabler macht.

Experimentierst du bei deinen Gabeln auch mit der Anzahl der Volumenspacer?
 
Experimentierst du bei deinen Gabeln auch mit der Anzahl der Volumenspacer?

Noch nicht., da an Testbikes nicht so einfach bzw. ich keine Spacer dafür hab. Aber nachdems eh ziemlich sicher einer 36er werden wird ist es sicher keine schlechte Idee sich ein paar zu besorgen.

Zu viele werde ich mit meinen 75 kg fahrfertig aber nicht reinpacken sonst kann ich den Federweg am Ende nicht mehr wirklich nutzen.
 
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