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Mathe

6. Dez. 2025

1.568

16 Seiten

Grundlagen der ganzrationalen Funktionen erklärt

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Hannah @hannah.4you

Hier sind die wichtigsten Konzepte aus deiner ersten Matheklausur zu kubischen Funktionen und Kurvendiskussion! Diese Aufgaben zeigen dir,... Mehr anzeigen

M LK2
hilfsmittelfreier Teil:
LAY
a)
f(x) = ax³ + bx² + cx+d
f'(x) = 3ax² +2bx +C
f"(x)=6ax +2b
€ (014); P (1112); Q (-118)
14 unbekannte =

Funktionsbestimmung durch Punkte

Du hast eine kubische Funktion f(x) = ax³ + bx² + cx + d mit vier Unbekannten, also brauchst du vier Bedingungen. Die Punkte E(0|4), P(1|12) und Q(-1|8) plus die Bedingung f'(0) = 0 geben dir genau das.

Der Trick ist systematisches Vorgehen Erst die einfachen Bedingungen nutzen hierd=4undc=0hier d = 4 und c = 0, dann das Gleichungssystem für die restlichen Parameter lösen. So kommst du auf f(x) = 2x³ + 6x² + 4.

Merke Bei vier Unbekannten brauchst du immer vier unabhängige Bedingungen!

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f'(x) = 3ax² +2bx +C
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Wendepunkte bestimmen

Für Wendepunkte suchst du die Stelle, wo die Krümmung wechselt. Das passiert, wenn f''(x) = 0 ist (notwendige Bedingung) und f'''(x) ≠ 0 (hinreichende Bedingung).

Bei f(x) = x³ - 1,5x² - 9x + 12 führt dich f''(x) = 6x - 3 = 0 zu x = 0,5. Da f'''(0,5) = 6 ≠ 0 ist, hast du wirklich einen Rechts-Links-Wendepunkt.

Den y-Wert berechnest du durch Einsetzen f(0,5) = 7,5, also WP(0,5|7,5).

Tipp Wendepunkte sind oft Prüfungsklassiker - übe die systematische Herangehensweise!

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Schnittpunkte von Funktionsscharen

Bei einer Funktionsschar fa(x) = x³ - ax² - 4x + 4a suchst du Punkte, die für alle Parameter-Werte gleich sind. Setze dazu fa(x) = fb(x) für verschiedene Parameter a und b.

Nach dem Vereinfachen bleibt ax2+4-x² + 4 = bx2+4-x² + 4. Damit das für alle a, b gilt, muss der Klammerausdruck null sein -x² + 4 = 0, also x = ±2.

Die gemeinsamen Punkte aller Funktionen der Schar sind P₁(-2|0) und P₂(2|0). Diese liegen auf der x-Achse und sind unabhängig vom Parameter a.

Aha-Moment Funktionsscharen haben oft feste Punkte, die vom Parameter unabhängig sind!

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Funktionsbestimmung mit fünf Bedingungen

Bei einer Funktion vierten Grades f(x) = ax⁴ + bx³ + cx² + dx + e hast du fünf Unbekannte. Die Bedingungen W(0|1), maximale Steigung = 0,5, und T(5|0) liefern dir fünf Gleichungen.

Moderne Rechner lösen solche Gleichungssysteme problemlos mit dem CAS ComputerAlgebraSystemComputer-Algebra-System. Das Ergebnis f(x) = 0,048x⁴ - 0,32x³ + 0x² - 0,967x + 1 erfüllt alle deine Vorgaben.

Diese Methode ist besonders bei komplexeren Funktionen mit vielen Parametern unverzichtbar.

Praxis-Tipp Nutze dein CAS für komplexe Gleichungssysteme - das spart Zeit und Fehler!

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Extremwerte und Randwerte

Für lokale Extrema setzt du f'(x) = 0 und prüfst das Vorzeichen von f''(x). Bei x = 1,65 ist f''(x) < 0, also hast du einen Hochpunkt HP(1,65|1,5).

Vergiss nicht die Randwerte des Definitionsbereichs! Hier sind f(-1) = 0,603 und f(5,5) = 0,672. Der absolute Höchstwert liegt trotzdem beim lokalen Maximum.

Das bedeutet Die Bahn erreicht ihre größte Höhe von etwa 15m bei x ≈ 1,65.

Wichtig Immer lokale Extrema UND Randwerte vergleichen für das absolute Extremum!

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Wendepunkte und Tangentengleichungen

Die stärkste Steigungsänderung findest du am Wendepunkt der Ableitung. Das entspricht dem Wendepunkt von f''(x) = 0, hier bei x ≈ 3,46 mit dem stärksten Gefälle von -0,6.

Für Tangentengleichungen brauchst du einen Punkt und die Steigung. Bei P(5,5|0,67) mit f'(5,5) = 0,984 ergibt sich die Geradenform y = mx + n durch Einsetzen.

Die finale Tangentengleichung lautet y = 0,984x - 4,742.

Merkregel Tangentensteigung = Funktionsableitung am Berührpunkt!

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Geradengleichung - Ergebnis

Die Tangentengleichung für den Punkt (5,5|0,67) lautet y = 0,984x - 4,742.

Diese Gerade beschreibt die lokale Steigung der Funktion an dieser Stelle und kann für Näherungsrechnungen verwendet werden.

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Optimierungsaufgaben

Bei Extremwertaufgaben definierst du zuerst Haupt- und Nebenbedingung. Hier Fläche A = x·y maximal bei Umfang U = 3x + 4y = 110m.

Löse die Nebenbedingung nach einer Variable auf y=27,50,75xy = 27,5 - 0,75x und setze in die Hauptbedingung ein. So entsteht die Zielfunktion A(x) = -0,75x² + 27,5x.

Das Maximum liegt bei x = 18,33m und y = 13,75m mit einer optimalen Fläche von 252,083 m².

Erfolgsrezept Nebenbedingung auflösen → in Hauptbedingung einsetzen → Extremum bestimmen!

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Funktionsscharen und Wendepunkte

Bei der Funktionsschar fa(x) = 0,1x³ - 0,15ax² + 0,05a³ findest du den Wendepunkt durch systematische Ableitung. Die Bedingung f''a(x) = 0 führt zu x = 0,5a.

Der Wendepunkt liegt allgemein bei WP(0,5a | 0,025a³). Für konkrete a-Werte wiea=8,a=10,a=12wie a=8, a=10, a=12 setzt du einfach ein und erhältst die spezifischen Funktionen.

Die Ortskurve aller Wendepunkte entsteht durch Elimination des Parameters g(x) = 0,2x³.

Konzept-Check Wendepunkte von Funktionsscharen bilden oft selbst wieder eine Funktion!

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Ortskurven und Flächenoptimierung

Die Ortskurve g(x) = 0,2x³ beschreibt alle Wendepunkte der Funktionsschar. Sie entsteht durch Parameterelimination a = 2x führt zu y = 0,025(2x)³ = 0,2x³.

Für die Dreiecksoptimierung nutzt du A = ½uv mit der Nebenbedingung v = f(u). Die Zielfunktion wird zu A(u) = 0,05uu315u2+500u³ - 15u² + 500.

Solche Optimierungsaufgaben kombinieren Funktionsscharen mit praktischen Anwendungen.

Finale Einsicht Ortskurven zeigen geometrische Zusammenhänge in Funktionsscharen auf!

Wir dachten, du würdest nie fragen...

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

Android user

Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

iOS user

Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

iOS user

Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!

Lena M

Android user

Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

Timo S

iOS user

Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!

Sudenaz Ocak

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Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

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Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

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Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

iOS user

Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

Android user

Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

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Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

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Hier sind die wichtigsten Konzepte aus deiner ersten Matheklausur zu kubischen Funktionen und Kurvendiskussion! Diese Aufgaben zeigen dir, wie du systematisch mit Gleichungssystemen, Ableitungen und Extremwerten arbeitest.

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Funktionsbestimmung durch Punkte

Du hast eine kubische Funktion f(x) = ax³ + bx² + cx + d mit vier Unbekannten, also brauchst du vier Bedingungen. Die Punkte E(0|4), P(1|12) und Q(-1|8) plus die Bedingung f'(0) = 0 geben dir genau das.

Der Trick ist systematisches Vorgehen: Erst die einfachen Bedingungen nutzen hierd=4undc=0hier d = 4 und c = 0, dann das Gleichungssystem für die restlichen Parameter lösen. So kommst du auf f(x) = 2x³ + 6x² + 4.

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Wendepunkte bestimmen

Für Wendepunkte suchst du die Stelle, wo die Krümmung wechselt. Das passiert, wenn f''(x) = 0 ist (notwendige Bedingung) und f'''(x) ≠ 0 (hinreichende Bedingung).

Bei f(x) = x³ - 1,5x² - 9x + 12 führt dich f''(x) = 6x - 3 = 0 zu x = 0,5. Da f'''(0,5) = 6 ≠ 0 ist, hast du wirklich einen Rechts-Links-Wendepunkt.

Den y-Wert berechnest du durch Einsetzen: f(0,5) = 7,5, also WP(0,5|7,5).

Tipp: Wendepunkte sind oft Prüfungsklassiker - übe die systematische Herangehensweise!

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Schnittpunkte von Funktionsscharen

Bei einer Funktionsschar fa(x) = x³ - ax² - 4x + 4a suchst du Punkte, die für alle Parameter-Werte gleich sind. Setze dazu fa(x) = fb(x) für verschiedene Parameter a und b.

Nach dem Vereinfachen bleibt ax2+4-x² + 4 = bx2+4-x² + 4. Damit das für alle a, b gilt, muss der Klammerausdruck null sein: -x² + 4 = 0, also x = ±2.

Die gemeinsamen Punkte aller Funktionen der Schar sind P₁(-2|0) und P₂(2|0). Diese liegen auf der x-Achse und sind unabhängig vom Parameter a.

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Funktionsbestimmung mit fünf Bedingungen

Bei einer Funktion vierten Grades f(x) = ax⁴ + bx³ + cx² + dx + e hast du fünf Unbekannte. Die Bedingungen W(0|1), maximale Steigung = 0,5, und T(5|0) liefern dir fünf Gleichungen.

Moderne Rechner lösen solche Gleichungssysteme problemlos mit dem CAS ComputerAlgebraSystemComputer-Algebra-System. Das Ergebnis f(x) = 0,048x⁴ - 0,32x³ + 0x² - 0,967x + 1 erfüllt alle deine Vorgaben.

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Extremwerte und Randwerte

Für lokale Extrema setzt du f'(x) = 0 und prüfst das Vorzeichen von f''(x). Bei x = 1,65 ist f''(x) < 0, also hast du einen Hochpunkt HP(1,65|1,5).

Vergiss nicht die Randwerte des Definitionsbereichs! Hier sind f(-1) = 0,603 und f(5,5) = 0,672. Der absolute Höchstwert liegt trotzdem beim lokalen Maximum.

Das bedeutet: Die Bahn erreicht ihre größte Höhe von etwa 15m bei x ≈ 1,65.

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Wendepunkte und Tangentengleichungen

Die stärkste Steigungsänderung findest du am Wendepunkt der Ableitung. Das entspricht dem Wendepunkt von f''(x) = 0, hier bei x ≈ 3,46 mit dem stärksten Gefälle von -0,6.

Für Tangentengleichungen brauchst du einen Punkt und die Steigung. Bei P(5,5|0,67) mit f'(5,5) = 0,984 ergibt sich die Geradenform y = mx + n durch Einsetzen.

Die finale Tangentengleichung lautet: y = 0,984x - 4,742.

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Geradengleichung - Ergebnis

Die Tangentengleichung für den Punkt (5,5|0,67) lautet: y = 0,984x - 4,742.

Diese Gerade beschreibt die lokale Steigung der Funktion an dieser Stelle und kann für Näherungsrechnungen verwendet werden.

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Optimierungsaufgaben

Bei Extremwertaufgaben definierst du zuerst Haupt- und Nebenbedingung. Hier: Fläche A = x·y maximal bei Umfang U = 3x + 4y = 110m.

Löse die Nebenbedingung nach einer Variable auf y=27,50,75xy = 27,5 - 0,75x und setze in die Hauptbedingung ein. So entsteht die Zielfunktion A(x) = -0,75x² + 27,5x.

Das Maximum liegt bei x = 18,33m und y = 13,75m mit einer optimalen Fläche von 252,083 m².

Erfolgsrezept: Nebenbedingung auflösen → in Hauptbedingung einsetzen → Extremum bestimmen!

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Funktionsscharen und Wendepunkte

Bei der Funktionsschar fa(x) = 0,1x³ - 0,15ax² + 0,05a³ findest du den Wendepunkt durch systematische Ableitung. Die Bedingung f''a(x) = 0 führt zu x = 0,5a.

Der Wendepunkt liegt allgemein bei WP(0,5a | 0,025a³). Für konkrete a-Werte wiea=8,a=10,a=12wie a=8, a=10, a=12 setzt du einfach ein und erhältst die spezifischen Funktionen.

Die Ortskurve aller Wendepunkte entsteht durch Elimination des Parameters: g(x) = 0,2x³.

Konzept-Check: Wendepunkte von Funktionsscharen bilden oft selbst wieder eine Funktion!

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f(x) = ax³ + bx² + cx+d
f'(x) = 3ax² +2bx +C
f"(x)=6ax +2b
€ (014); P (1112); Q (-118)
14 unbekannte =

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Ortskurven und Flächenoptimierung

Die Ortskurve g(x) = 0,2x³ beschreibt alle Wendepunkte der Funktionsschar. Sie entsteht durch Parameterelimination: a = 2x führt zu y = 0,025(2x)³ = 0,2x³.

Für die Dreiecksoptimierung nutzt du A = ½uv mit der Nebenbedingung v = f(u). Die Zielfunktion wird zu A(u) = 0,05uu315u2+500u³ - 15u² + 500.

Solche Optimierungsaufgaben kombinieren Funktionsscharen mit praktischen Anwendungen.

Finale Einsicht: Ortskurven zeigen geometrische Zusammenhänge in Funktionsscharen auf!

Wir dachten, du würdest nie fragen...

Was ist der Knowunity KI-Begleiter?

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

Android user

Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

iOS user

Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

iOS user

Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!

Lena M

Android user

Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

Timo S

iOS user

Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!

Sudenaz Ocak

Android user

Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

Android user

Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

Android user

Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

iOS user

Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

Android user

Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

iOS user

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Greenlight Bonnie

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Julia S

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Sarah L

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Hans T

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